中藥指紋圖譜綜述文獻綜述

1、畢業(yè)論文文獻綜述化學工程與工藝中藥指紋圖譜綜述一、前言中醫(yī)藥作為中華民族科學、文化、和歷史的偉大寶庫，是我國在自然科學領域最有優(yōu)勢、最有 特點、最有希望的科學之一。中藥產業(yè)也應對國家的發(fā)展做出貢獻。中醫(yī)藥的發(fā)展和其指紋圖譜的 發(fā)展密不可分，中藥指紋圖譜抓住了中藥現代化的關鍵問題之一，對推動中藥現代化、產業(yè)化和國 際化具有重大的作用。 在中藥現代化中，采用指紋圖譜的意義已是牽動行業(yè)進步的關鍵技術，其應用研究，對保證中成藥功效，提高中藥工業(yè)整體綜合水品，帶動重要農業(yè)現代化，推進中藥走向世界， 具有非常重要的現實意義1。本文從中藥指紋圖譜的分類和發(fā)展來闡述中藥指紋圖譜的作用。二、中藥指紋圖譜 （闡明

2、有關主題的歷史背景、現狀和發(fā)展方向，以及對這些問題 的評述）2.1 背景中藥現代化是當代中藥發(fā)展中的一個最熱門的研究方向，已成為國內外醫(yī)藥界一太熱點。其中 中藥材、中成藥的質量標準現代化是中藥現代化的一個重要組成部分。如何根據中醫(yī)藥的特點，提 出一整套具有中醫(yī)藥特點又具有高科技特征的中藥材、中成藥現代質量標準.是一重要課題，建立 中草藥單味藥和復方全組成的指紋圖譜是種具有先進性的切實可行的方法，現在這方法已成為國際 上較勾通用的方法，而且指紋圖譜已成勾國際公認的控制中藥或天然藥物質量的最有效手段。中國 中藥指紋圖譜的研究已有相當的基礎，最早可以追溯到20世紀60年代，如采用薄層色譜、紫外光譜、

3、紅外光譜法來描述中藥材主要成分的特征，這是早期的原始的指紋圖譜，具有直觀、 在簡單情況下容易比較差異的優(yōu)點。隨著分析技術的飛速發(fā)展和微電腦的廣泛應用，基于化學 計量法的中藥指紋圖譜的研究方法向高效、靈敏、專屬、智能化、聯(lián)用型的方向發(fā)展，高效液 相、高效毛細管電泳、高速逆流色譜、核磁共振、近紅外光譜等新興分析技術的應用和各種數 學分析方法的運用，為中藥指紋圖譜的研究與發(fā)展提供了廣闊的前景2。2.2 概念指紋圖譜就是以對照品藥材的完整圖譜，用于供試品的鑒別.即某種（或某產地）中藥材或中成藥中共有的、具有特異性的某類成分的色譜或光譜的圖譜。廣義的指紋圖譜包括DNA旨紋圖、波譜指紋圖和色譜指紋圖。DN

4、A旨紋圖表達的是生物學特征。目前所指的指紋圖譜是指狹義的表達植物藥代i射產物化學特征的指紋圖譜，也稱指紋數據庫。目前包括光譜指紋圖譜（如IR, uv等）和色譜指紋圖譜（如TI, TLC, GC HPI等）。2.3 分類中藥化學（成分）指紋圖譜是指測定中藥材所含各種化學成分（次生代謝產物）而建立的指紋圖譜網。雖然化學成分是次生代謝產物，受生物環(huán)境和生長年限的影響而產生個體間較為明 顯的差異，但植物的代謝具有遺傳性，作為同一物種的個體在化學成分上也具有相似性 （similarity） ,可以用化學成分的譜圖來建立指紋圖譜。中藥化學（成分）指紋圖譜主要有光譜法和色譜法：如紫外光譜（UV）、紅外光譜（

5、IR）、質譜（MS）、核磁共振譜（NMR）,薄層色譜（TLC）、氣象色譜（GC）、高效液相色譜 （HPLC）、毛細管電泳 （CE）,以及各種聯(lián)用技術中藥材 化學指紋圖譜對控制中藥材質量具有更直接、更重要的意義。紫外光譜指紋圖譜紫外光譜法是 1995年以前指紋圖譜常用的方法。由于不同中藥所含的不飽和程度有差異， 因而導致其紫外吸收曲線的形態(tài)、峰位、峰強度亦有差異，以此達到鑒別效果。常用導數光譜 及結合各種數學分析法來消除樣品中的一些無關吸收，排除原圖譜中的某些干擾。紅外光譜（IR ）指紋圖譜紅外光譜又稱分子振動轉動光譜，是一種分子吸收光譜。當樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外 光照射時，分子吸收了某些頻

6、率的輻射，并由其振動或轉動運動引起偶極矩的凈變化，產生分 子振動和轉動能級從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷，使相應于這些吸收區(qū)域的透射光強度減弱。記錄紅 外光的百分透射與波數或波長關系的曲線，就得到紅外光譜。一般的紅外光譜是對整個化合物 分子的鑒別，比單純的官能團的化學定性鑒別專一性更強。而中藥材的紅外光譜在本質上與純 化合物紅外光譜不同，它是混合物中各個組分紅外光譜的疊加。中藥材各種化學成分只要在質 和量的方面相對穩(wěn)定，并且樣品處理方法按同一要求進行，則其紅外光譜也是應該相對穩(wěn)定的。因此這樣得到的混合物紅外光譜應該是具有一定的客觀性和可重復性。利用上述原理，不同混 合物的紅外光譜各主要吸U峰歸屬，只要在

7、4000-400cm ,范圍內比較光譜差異即可。這種差異可以表現在三個方面：一是在某一波數處鑒別雙方只有一方有明顯差異；二是在某一波數內，鑒別雙方的光譜中，吸收峰的形狀和強度都有明顯差異；三是“指紋區(qū)”,面貌不同。近紅外色譜法近紅外光譜法（NIRS）是一種用于鑒定有機物質十分有用的技術，是中紅外光譜中C-H,N-H, O-H和S-H的共振吸收，具有高信息量。波長范圍為780nm-2500nm ,而且該光譜取決于粒子大小、多晶型、殘留溶劑、濕度等等因素。因此待測物光譜的鑒定不可能直接與參比物質 光譜比較后確定，需要通過一系列樣本的檢測（必須預先知道樣本中相關成分的含量或樣本的定性歸屬），運用化學

8、計算學手段，建立樣本與信息之間的數學模型。運用該模型即可以對未 知樣本（例如新近購進的原藥材或新生產的成品等）進行辨另分析（給出結果：合格與否、含量多少等）。該方法為非破壞性方法，可實現產品的無損檢測，具有檢測速度快，操作簡單，所 需樣品少，適宜于液體、固體、粘稠流體的分析及過程控制等優(yōu)點。但是在進行定性定量分析 中必須采用一定的數據處理，需要掌握一定的化學計量知識4。中藥注射劑常含熒光性物質，但因不同注射劑所含具體熒光性物質不同，同種注射劑又因廠家的具體配方的差異或制備工藝條件的波動，均會使其特征的熒光激發(fā)、發(fā)射光譜不同或其 強度呈現差異；根據注射劑的熒光圖譜的差異達到快速鑒別、認定和控制配

9、方、工藝的目的。熒光光譜不像紅外光譜那樣具有明顯的指紋特征，但具有高靈敏度的顯著優(yōu)勢，且差異更為一目了然，易于判斷，因此，可以作為紅外光譜指紋技術的一種補充，用于中藥注射液的鑒 別和認定，以及生產工藝的控制和成藥熱穩(wěn)定性研究等。色譜指紋圖譜色譜指紋圖譜最實用、應用也是最廣泛。中藥色譜指紋圖譜是一種綜合的、可量化的鑒別 手段，是當前符合中藥特色的評價中藥真實性、穩(wěn)定性和一致性的質量控制模式之一。色譜指 紋圖譜最大的優(yōu)點是具有分離的功能。薄層色譜（TLC）指紋圖譜TLC為傳統(tǒng)的定性、半定量分析方法，在中國有大量采用薄層色譜法進行地道藥材的定性鑒別。該法操作簡單、分析速度快速、一次分析樣品多，提供信

10、息量大，用固定波長對薄層展 開的各個斑點進行掃描，所得掃描圖譜比目測的層析圖譜更加客觀準確，因此具有較好的指紋 鑒別意義。其最大的缺點是重現性以及精密度差，所以在指紋圖譜應用中受到限制，但可以 作為中藥指紋圖譜研究的借鑒和補充。氣相色譜（GC）指紋圖譜GC最適合于各種主含易揮發(fā)性成分藥材及其制劑的分析，尤其是毛細管氣相色譜法，分辨率很高，往往一個色譜可以分出百個成分。該法靈敏度高、分離度好，分析速度快，但是分析 范圍只是局限于低沸點成分，是指紋圖譜研究的主要方法之一。高效液相色譜（HPLC）指紋圖譜HPLC適用于成分復雜而不易分離的分析對象，具有分離效能高，靈敏度高，分析速度快， 不需要氣化，

11、檢測手段多等優(yōu)點，是目前指紋圖譜技術中用途最廣泛的一種方法。高速逆流（HSCCC）指紋圖譜HSCCO當前國際流行的新型的液-液分配技術。 應用動態(tài)液一液分配原理，利用相對移動互不混溶的兩相溶劑，在處于動態(tài)平衡的兩相中將具有不同分配比的樣品組分離。其特點是不用固相載體作固定相，克服了樣品吸附、損失、峰形拖尾問題。操作更為簡便，容易掌握。對樣品的預處理要求低，僅需一般粗提物即可。該技術的回收率高，能實現梯度操作，亦能重復進樣，在中藥質量分析控制研究中，尤其在指紋圖譜研究中有較好的應用前景。毛細管電泳（CE）指紋圖譜毛細管電泳（CE）又叫高效毛細管電泳 （HPCE）,以彈性石英毛細管為分離通道，以高

12、壓直流電場為驅動力，依據樣品中各組分之間淌度和分配行為的差異而實現分離的電泳分離分析方法，是近年發(fā)展起來的一種新的分離技術，是電泳技術和層析技術結合的產物，兼有高壓電泳的高速高分辨率及HPLC的高效率等特點，其選擇性與高效液相有很大的互補性口。因此在指紋圖譜研究方面的應用越來越廣泛。聯(lián)用技術由于中藥復方制劑成分復雜，現行的各種單一測定方法給出信息少均無法建立較完善的指紋圖譜，因而有人提出建立多維指紋譜嘗試解決這一問題。所謂多維，即采用多種分析儀器聯(lián)用的模式來測定指紋圖譜，各譜圖間相互補充信息，可對復雜供識品有更清晰完整的認識。目前最常用的是高效液相（或氣相色譜）/二極管陣列檢測器 /質譜/質譜

13、聯(lián)用方式（HPLC或GC/DAD/ MS/ MS）所得的多維指紋圖譜。多維譜的建立既能較系統(tǒng)、較完整地解決中藥復方制劑 質量控制的難題，又為中藥研究中缺乏標準品的難題提供了種新的解決途徑。除了手性化合物 外，從概率上要找出4個或以上圖譜信息完全相同的化合物幾乎是不可能的。X射線衍射法當某一物質進行衍射分析時，該物質被X射線照射而產生不同程度的衍射現象。可分為單晶X衍射法與粉末 X衍射法。物質組成、晶型、分子內成鍵方式、分子的構型等決定該物質產 生特有的衍射圖譜。如果該物質是一混合物，X-射線衍射圖是各混合物各組分衍射效應的疊加。只要這一混合物的物質組成是恒定的，其衍射圖譜可以作為該混合物的特征

14、圖譜。X -衍射指紋圖譜具有指紋性強，圖譜穩(wěn)定可靠等特點。尤其是X衍射Fourier譜分析法可用于動物類藥材的鑒定與偽品識別。核磁共振（NMR）指紋圖譜核磁共振氫譜（1H-NMR）是鑒定有機化合物結構的重要的方法之一。它可以獲得化合物的包 括各類質子的化學位移、數量、偶合關系等多個結構信息。如可以用一定程序獲取植物類中藥 的特征性化學成分 （或化學成分組）的總提取物，同時這些特征的化學成分的含量是相對固定 的，則在規(guī)范的提取分離條件下，植物類中藥的1H-NMR圖譜與植物品種存在著嚴格的對應關系，沒有混淆的可能性。圖譜中的信號強弱反映了混合物中各組分的相對含量。在對特征總提 物進一步分離得到單體

15、后，通過結構鑒定和NM刖究，可以對指紋圖譜中的各特征譜線進行歸屬。 分子生物指紋圖譜隨著分子生物學技術的迅速發(fā)展，DNA分子技術己越來越多的用于中藥材品種鑒別的研究。分子生物指紋圖譜是指采用分子標記技術得到的某一中藥材品種的DNA旨紋圖譜。如對于人參、西洋參一類中藥材的鑒別，用傳統(tǒng)的方法（性狀、顯微、理化等鑒別方法）都顯片面性，結果往往很模糊，因而其產地、生長年限、加工方式等因素與其性狀和成分不呈很強的相關性，但應 用分子生物學技術可以迎韌而解。 三、總結隨著現代分析技術的發(fā)展，指紋圖譜技術是當今國際公認的控制中藥質量的質控模式。它 能從原藥材的栽培、弓I種，中成藥生產工藝的規(guī)范與優(yōu)化，到產品

16、質量標準的制定提供全方位 的質量保證。近年來國外對草藥產品的質量評價也在提倡指紋圖譜，隨著各種分析技術的創(chuàng)新 和提高以及計算機應用技術的不斷發(fā)展，世界各國對天然藥物的了解和研究在不斷深入，中藥 指紋圖譜技術在國內外已成為一種發(fā)展趨勢，其研究的方法和技術更趨成熟完善，成為國際公認的控制中藥和天然藥質量最有效的方法和手段。日本漢方藥在20世紀80年代就采用高效液相指紋圖譜控制質量。歐共體也將指紋圖譜監(jiān)控技術應用于植物藥質量控制，美國食品藥品管理 局允許草藥保健品申報資料時提供色譜指紋圖。世界衛(wèi)生組織在 1996年草藥評價指導原則中也規(guī)定：如果草藥的活性成分不明，可以提供色譜指紋圖以證明產品質量的一

17、致性。在英國、印度、加拿大等國家在植物藥的研究中，也對指紋圖譜十分重視。在許多國家的藥典中，色譜指紋圖譜已成為主要的分離分析方法。而我國藥典的中藥部分，這一分析技術還未占主導地位。在醫(yī)藥科技“十五”計劃中，重點提出解決中藥材質量規(guī)范化問題。2000年國家藥品監(jiān)督管理局頒布了中藥注射劑指紋圖譜研究的技術要求，要求中藥注射劑必須進行指紋圖譜的研究，并建立其相關的標準。規(guī)范了中藥指紋圖譜的研究，從而促進了國內近幾年來對指紋圖譜的研究熱潮。而國外許多研究機構對中藥指紋圖譜的研究主要為建立指紋圖譜與藥效的相關性研究，是以中藥理論和新藥開發(fā)研究體系為主的模式。我國對中藥指紋圖譜的研究尚處于初級階段，與發(fā)達

18、國家相比有一定差距。目前主要為使用各種方法建立中藥材及制劑的指紋圖譜，以及對相應信息進行數字化處理，使其能夠評價和控制中藥材及制劑的質量。建立以智能統(tǒng)一液相色譜法為基礎的中藥組成指紋數據庫，以及直接用質譜、光譜等手段測定中藥組成數據庫，迸一 步利用色譜和質譜、光譜等的聯(lián)用技術建立分離后各組分的質譜和光譜數據庫。對數據進行比較、 歸納，形成色譜、質譜光譜綜合數據庫.并合色譜、質譜和光譜的規(guī)律。專家系統(tǒng)及化學計量學理論對數據庫進行管理，形成智能統(tǒng)一數據庫是未來 510年內中藥發(fā)展的目的和方向10。在這一過程中必將采用最新發(fā)展的各種色譜、質譜、光譜手段，對中藥及復方進行定性、定量研究。同時要采用飛速發(fā)展的計算機技術和化學計量學進行大量的信息處理。這工叉將極大的推動色譜、質譜、光 譜和化學計