附子炮制前后近紅外光譜比較研究

吳文輝，李文兵，陳詠梅，胡昌江*

(1.成都中醫(yī)藥大學(xué)，四川 成都 610075;2.四川新綠色藥業(yè)科技發(fā)展股份有限公司，四川 成都 611930)

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附子炮制前后近紅外光譜比較研究

吳文輝1，李文兵2，陳詠梅2，胡昌江1*

(1.成都中醫(yī)藥大學(xué)，四川 成都 610075;2.四川新綠色藥業(yè)科技發(fā)展股份有限公司，四川 成都 611930)

目的：觀察附子炮制前后其藥材和飲片在近紅外(NIR)光譜信息上是否存在差異。方法：采用近紅外(NIR)光譜分析技術(shù)結(jié)合一階導(dǎo)數(shù)與二階導(dǎo)數(shù)和馬氏距離立體空間分布圖觀察附子藥材、黑順片、白附片近紅外(NIR)光譜信息的差異。結(jié)果：3種樣品在吸收波長(zhǎng)4 000～6 000cm-1處表現(xiàn)出極大的不同，主要體現(xiàn)在基線偏移和吸收基線不一致。結(jié)論：附子炮制前后其藥材和飲片存在一定化學(xué)成分上的差異。

附子；近紅外光譜；炮制

附子為毛茛科植物烏頭AconitumcarmichaeliiDebx.子根的加工品。具有回陽(yáng)救逆、補(bǔ)火助陽(yáng)、散寒止痛之功效[1]。因其有毒，故生品外用，內(nèi)服需炮制，若過量服用，或炮制方法不當(dāng)則易引起中毒，臨床多以其炮制品白附片、黑順片入藥[2]。雖其加工方法不同，名稱有別，但效用無甚差異，統(tǒng)稱為熟附片。二者究竟是否有差異，有何差異尚未見相關(guān)研究報(bào)道。近紅外(NIR)光譜分析技術(shù)作為近十年來發(fā)展最快的綠色環(huán)保檢測(cè)技術(shù)，在中藥的多個(gè)領(lǐng)域得到大量研究與應(yīng)用[3-4]。本實(shí)驗(yàn)借助此項(xiàng)技術(shù)研究附子及其炮制飲片黑順片、白附片之間的差異，以期尋求不同炮制方法下三者的區(qū)別，為近紅外(NIR)在中藥炮制上的應(yīng)用提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 儀器與材料

美國(guó)Thermo antarisⅡ型傅立葉變換近紅外光譜儀(美國(guó)Thermo Electron)； BJA-500型高速多功能粉碎機(jī)(浙江愛雪廚房設(shè)備有限公司)；JY20002型電子天平(感量0.01g，上海方瑞儀器有限公司)；DHG -9053A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備有限公司)。

附子藥材及其飲片(黑順片、白附片)由四川新綠色藥業(yè)科技發(fā)展股份有限公司提供，經(jīng)成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院胡昌江教授鑒定為毛茛科植物烏頭AconitumcarmichaeliiDebx.子根的加工品。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 樣品制備

附子藥材、黑順片、白附片，粉碎，使成中粉，備用。

2.2 NIR光譜采集

取3種樣品，每種15g，分別裝入旋轉(zhuǎn)石英杯中，搖勻，測(cè)樣方式：積分球漫反射；掃描波長(zhǎng)：10 000～4 000cm-1全波段掃描；分辨率：8 cm-1；掃描次數(shù)：64 次；溫度：22℃；相對(duì)濕度30%～50%；每個(gè)樣品掃描3 次，計(jì)算平均光譜[5-6]。結(jié)果如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 附子NIR原始光譜

圖2 黑順片NIR原始光譜

圖3 白附片NIR原始光譜

3 結(jié)果

3.1 樣品近紅外光譜求導(dǎo)處理

無論透射還是漫反射方式采集到的近紅外光譜由于光譜特征的重疊和基線偏移，均很難從中鑒別出與某種化學(xué)成分相關(guān)的特征光譜。因此，在近紅外光譜學(xué)中，經(jīng)常需對(duì)光譜進(jìn)行求導(dǎo)數(shù)處理，通過對(duì)光譜進(jìn)行一階導(dǎo)數(shù)或二階導(dǎo)數(shù)處理，可以有效扣除本底吸收，消除基線偏移和漂移，分離重疊光譜[7]。如圖4、圖5、圖6、圖7所示。

由圖4、圖5、圖6、圖7可知，3種樣品附子藥材、黑順片、白附片近紅外光譜圖經(jīng)過導(dǎo)數(shù)處理后，3種樣品在吸收波長(zhǎng)4 000～6 000cm-1處表現(xiàn)出極大不同，主要體現(xiàn)在基線偏移和吸收基線不一致，將此處光譜圖局部放大可看出，樣品光譜圖經(jīng)一階求導(dǎo)處理后主要變現(xiàn)為基線偏移，經(jīng)二階求導(dǎo)處理后主要表現(xiàn)為吸收基線不一致，綜合兩種求導(dǎo)處理結(jié)果顯示，附子藥材、黑順片、白附片存在一定化學(xué)成分上的差異。

圖4 樣品近紅外光譜一階導(dǎo)數(shù)

圖5 樣品近紅外光譜二階導(dǎo)數(shù)

圖6 樣品一階導(dǎo)數(shù)局部放大

圖7 樣品二階導(dǎo)數(shù)局部放大

3.2 空間立體馬氏距離分布

為進(jìn)一步確認(rèn)3種樣品存在差異，將樣品做馬氏距離空間立體效果分布。結(jié)果如圖8所示。

圖8 馬氏距離空間氣體效果

注：*馬氏距離(Mahalanobis distance)是由印度統(tǒng)計(jì)學(xué)家馬哈拉諾比斯(P.C.Mahalanobis)提出的，表示數(shù)據(jù)的協(xié)方差距離。它是一種有效的計(jì)算兩個(gè)未知樣本集的相似度的方法。馬氏距離越大，則樣本相似度越小。

由圖8可知，3種樣品在馬氏距離空間立體效果圖上均成獨(dú)立存在，無任何交集現(xiàn)象，進(jìn)一步證明附子藥材、黑順片、白附片存在一定化學(xué)成分上的差異。

4 討論

由圖4、圖5可知，附子藥材、黑順片、白附片存在一定化學(xué)成分上的差異，基本集中在4 000～6 000cm-1吸收波段上，經(jīng)過對(duì)該波段光譜圖放大后顯示，樣品光譜圖經(jīng)一階求導(dǎo)處理后主要表現(xiàn)為基線偏移，經(jīng)二階求導(dǎo)處理后主要表現(xiàn)為吸收基線不一致。以馬氏距離考察3種樣本的空間距離分布顯示3種樣品在馬氏距離空間立體效果圖上均成獨(dú)立存在，無任何交集現(xiàn)象，進(jìn)一步證明附子藥材、黑順片、白附片雖然來源一致，功效一致，但是經(jīng)過不同的炮制方法后其所含化學(xué)成分存在一定差異。

近紅外光輻射與物質(zhì)相互作用后的吸收特性一般通過透射、漫反射兩種形式體現(xiàn)。其中透射適用于透明樣品，漫反射用于不透明或存在光散射樣品如勻漿、懸濁液、糊狀液和固體。近紅外光譜區(qū)與有機(jī)分子中含氫基團(tuán)(O-H、N-H、C-H)振動(dòng)的合頻和各級(jí)倍頻的吸收區(qū)一致[8]。近紅外光譜圖包含了樣品中有機(jī)分子含氫基團(tuán)的特征信息。上述實(shí)驗(yàn)中，近紅外光譜能有效區(qū)分3種樣品，證明經(jīng)過不同炮制方法后，附子藥材及其飲片在化學(xué)成分上發(fā)生了差異，但具體有是哪些成分發(fā)生了改變需進(jìn)一步化學(xué)實(shí)驗(yàn)才能明確。

[1] 高學(xué)敏.中藥學(xué)[M].北京：中國(guó)中醫(yī)藥出版社，2002.

[2] 龔千峰.中藥炮制學(xué)[M].北京：中國(guó)中醫(yī)藥出版社，2003.

[3] 高蘇亞，范濤，王黎，等.紅外光譜技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法在中藥研究中的應(yīng)用[J].應(yīng)用化工，2012，41(2)：324-328.

[4] 王丹，卜海博，李向日.紅外光譜技術(shù)在中藥炮制研究中的應(yīng)用與展望[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志， 2011，17(7)：269-271.

[5] 全智慧.NIR分析技術(shù)在制川烏配方顆粒制備過程中的應(yīng)用研究[D].廣州：廣州中醫(yī)藥大學(xué)，2013.

[6] 王東,賈永,姬生國(guó).近紅外光譜法對(duì)不同蒸制時(shí)間地黃的鑒別研究[J].光譜實(shí)驗(yàn)室，2010，27(4)：1356-1360.

[7] 徐穎，吳純潔，孫濤.炮制前后馬錢子的近紅外光譜法鑒別初探[J].時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥，2014，25(8)：1895-1896.

[8] 高榮強(qiáng)，范世福.現(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)的原理及應(yīng)用[J].分析儀器，2002(3)：9-12.

(責(zé)任編輯：余 婷)

Aconiti Lateralis Preparata Processing before and after the Comparative Study of Near Infrared Spectroscopy

Wu Wenhui1,Li wenbing2,Chen yongmei2,Hu Changjiang1*

(1.Chengdu University of TCM,Chengdu 610075,China;2.Neo-Green Pharmaceutical Co.，Ltd.,Chengdu 611930,China)

Objective:Observation of the medicinal materials and decoction pieces of Radix Aconiti Lateralis Preparata before and after processing is in the near infrared(NIR) spectral information difference.Methods:Technology combined with differential derivative and two order derivative and the spatial distribution map of Mahalanobis distance stereoscopic observation of Aconitum carmichaeli,black aconite,Radix aconiti lateralis Preparata near infrared (NIR)spectral information by using near infrared spectral analysis.Results:Three kinds of samples in the absorption wavelength of 4000～6000cm-1showed significantly different,mainly reflected in the baseline shift and absorption of the baseline is not consistent.Conclusion:After processing the medicinal materials and decoction pieces of Radix Aconiti Lateralis Preparata have definite chemical composition difference.

Aconiti Lateralis Preparata;Near Infrared；Processing

2015-05-14

四川省科技創(chuàng)新苗子工程(No.2014-088)

吳文輝(1986-)，男，成都中醫(yī)藥大學(xué)博士研究生，研究方向?yàn)橹兴幣谥婆c臨床應(yīng)用。

胡昌江(1952-)，男，教授，成都中醫(yī)藥大學(xué)博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橹兴幣谥婆c臨床應(yīng)用。

R284

A

1673-2197(2015)19-0028-03

10.11954/ytctyy.201519012