中紅外光譜結合模式識別快速鑒別生/制首烏

林 艷，夏伯候，李 春，林麗美，李亞梅*

1. 湖南中醫藥大學藥學院湘產大宗藥材品質評價湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410208 2. 中國中醫科學院中藥研究所，北京 100700

引 言

何首烏有生首烏和制首烏之分。生首烏的制法為何首烏除去雜質，洗凈，稍浸，潤透，切厚片或塊，干燥。制首烏的制法為何首烏片或塊, 照燉法(通則0213)用黑豆拌勻，置非鐵質的適宜容器內，燉至汁液吸盡； 或照蒸法(通則0213)，清蒸或用黑豆拌勻后蒸，蒸至內外均呈棕色，或曬至半干，切片，干燥。生首烏能解毒消癰、截瘧、潤腸，制首烏能補肝腎、烏須發、化濁降脂，其功效和肝毒性都有所不同[1-4]。生/制首烏都含有二苯乙烯苷類、蒽醌類、磷脂類，但其在種類和含量方面都存在一定的不同[5-6]。生首烏與制首烏在外觀性狀上有差異較易識別，但其磨成粉末后兩者不易區分，且功效、毒性不同不可混用。生/制首烏鑒別依賴于感官體驗，或更復雜的化學檢測方法，前者較為主觀，后者操作復雜，因此，尋找一種快速簡單的判別方法來區分生/制首烏十分必要。

紅外光譜是一種可以檢測物質中特殊分子不同吸收頻率的化學分析工具，不同的分子結構可以產生不同的吸收譜帶。光譜技術在中藥化學成分分析方面有著快速、簡單、靈敏等優勢。中紅外光譜是波數為4 000～400 cm-1的電磁波，由分子基頻振動組成的光譜，其吸收帶多而窄，吸收強度大，有顯著的吸收特性，能提供更多的頻率和強度信息，且大多數典型官能團的特征振動峰大多分布于中紅外區。物質在中紅外區的吸收峰可表征分子結構特征性, 不同化合物的吸收峰有足夠清晰獨立的特征吸收峰或譜帶，其組份含量和其對應的吸光度成正比關系[7]。相比顯微、薄層色譜等鑒別方法，中紅外光譜法具有檢測速度快速，對樣品無損的優勢，已在中藥鑒別中得到廣泛應用。紅外分析技術結合化學計量分析已成為中藥材樣品檢測分析的一種簡便方法[8-10]。利用中紅外光譜技術結合化學計量分析對薄荷的產地進行識別，識別結果最高可達90%[11]。利用中紅外光譜和化學計量學相結合可以鑒別核桃的產地及品種[12]。本文將采用中紅外光譜對不同來源生/制首烏進行分析，再結合模式識別方法找出生/制首烏差異性化學成分類型，為生/制首烏鑒別提供一種快速檢測方法，為生/制首烏的質量控制提供依據。

1 實驗部分

1.1 儀器與材料

Niclet-iS5紅外光譜儀(Thermo Scientcific公司)，靈巧型粉碎機DJ-10A(上海隆拓儀器設備有限公司)，101型電熱鼓風干燥箱(北京市永光明醫療儀器廠)。38批飲片購自各省大藥房和市場，所有實驗樣品均經湖南中醫藥大學龔力民副教授鑒定為蓼科植物何首烏PolygonuiMultifloriRadix的干燥塊根，樣品信息見表1。

表1 不同來源何首烏Table 1 The sources of Polygonum multiflorum

1.2 樣品處理及檢測

取樣品粉末在40 ℃下充分烘干，過200目篩，得極細粉。取不同批次何首烏各0.1 g，混合均勻得到質控樣本。取烘干后的樣品粉末置于中紅外光譜ATR附件上，調節壓力塔，設置分辨率4 cm-1，掃描次數32次，空白背景光譜掃描64次，扣除大氣背景干擾。采用ominc8.0對不同來源生/制首烏的中紅外光譜進行自動平滑。

1.3 方法

取質控樣本進行方法學考察，考察指標為儀器精密度、操作重復性、樣本穩定性、中間精密度。按1.2節對樣本進行處理和檢測，取紅外圖譜中吸收強度最大的6個特征峰作為評價峰，以對應波數計算的相對標準偏差作為評判依據。

1.3.1 精密度

質控樣本連續掃描6次，RSD均小于0.31%，表明儀器精密度良好。

1.3.2 重復性

質控樣本平行掃描6次，RSD均小于0.25%，表明樣品測定方法重復性良好。

1.3.3 穩定性

質控樣本分別在0，1，2，4和6 h進行紅外測定，RSD均小于0.18%，表明樣品在6 h內的穩定性良好。

1.3.4 中間精密度

質控樣本在不同時間由不同操作人員操作，RSD均小于0.15%，表明儀器精密度良好。

2 結果與討論

圖1 生/制首烏中紅外指紋圖譜(a): 生首烏； (b): 制首烏Fig.1 Mid-IR fingerprint overlay of crude/processed Polygonui Multifloriradix(a): Crudeprocessed Polygonui Multiflori radix;(b): Crude and processed Polygonui Multiflori radix

圖2 化學模式識別圖(a): OPLS-DA 三維得分圖(1: 制品； 2: 生品)；(b): OPLS-DA VIP標志物差異圖Fig.2 Pattern recognition of OPLS-DA images of crude/processed Polygonui Multiflori Radix(a): The OPLS-DA scores of the control group and the model group (1: crude, 2: processed); (b): The VIP values of differential markers of processed

表2 生/制首烏主要的特征峰Table 2 The main characteristic peaks of crude/processed Polygonui Multiflori radix

3 結 論

中紅外光譜法的前處理簡便快速，無需采用化學試劑進行處理，且能整體評估生/制首烏的質量。紅外光譜特征指紋圖譜結合模式識別可鑒別生/制首烏，其主要的差別性成分為二苯乙烯苷類、蒽醌類和磷脂類，與相關文獻報道的結果基本一致[5-6]。本研究采用simca軟件建立的模式識別模型具有一定合理性，較強的區分和識別能力，可作為一種快速鑒別生/制首烏的方法。