高等分析化学+中药指纹图谱.docx

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高等分析化学+中药指纹图谱

高等分析化学

题目：

中药指纹图谱

学生姓名：

xxxx

学号班级：

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

所在学院：

xxxxxxxxxxxxxxxxxx

任课教师：

xxxxxxx

20xx年xx月

中药指纹图谱

摘要：

指纹图谱具有中药整体性的特点，适合作为中药的质量控制，其应用越来越广泛。

本文介绍了多种方法在中药指纹图谱研究中的应用，综述了近几年一些方法的应用，并介绍了中药指纹图谱在2010版《中国药典》中的应用情况，通过对文献的研究、整理，总结了中药指纹图谱的近年来研究进展，为中药指纹图谱的进一步深入研究提供了线索和依据。

关键词：

指纹图谱；中药；中国药典

1指纹图谱的简介

1.1中药指纹图谱的定义

中药指纹图谱是指某些中药材或中药制剂经适当处理后，采用一定的分析手段，得到的能够标示其化学特征的色谱图或光谱图。

中药指纹图谱是一种综合的，可量化的鉴定手段，它是建立在中药化学成分系统研究的基础上，主要用于评价中药材以及中药制剂半成品质量的真实性、优良性和稳定性。

“整体性”和“模糊性”为其显著特点。

1.2指纹图谱的起源与发展

现代指纹鉴定始于19世纪末20世纪初的范罪学和法医学，每个人的指纹在微小的细节构造上各有不同，可以据以鉴别每个人的特征。

指纹图谱技术应用于植物药质量控制，是从20世纪70年代，色谱技术的发展，人们大量采用薄层色谱（TLC）方法，将植物中化学成分展载于由各种担体铺成的薄层板上。

根据薄层板上的斑点的位置、斑点大小、斑点颜色、斑点数目的多少进行定性鉴别，这种薄层鉴别方法具备了指纹图谱的特征。

20世纪70年代及80年代，出现薄层扫描仪，日本和我国部分学者用薄层扫描仪得到复方成药扫描图作为色谱指纹图尝试应用于药材及成药分析。

20世纪80年代及90年代，高效液相技术得到发展，同时植物药中化学成分的分离鉴定、活性成分的不断阐明，高效液相广泛应用于定性、定量分析。

西方普遍采用高效液相色谱法对植物药中已知及未知组分进行控制，并形成相应的规范，目前高效液相色谱法已成为当前研究指纹图谱的主要手段。

以指纹图谱作为中药（天然药物）提取物及其制剂的质量控制方法，已成为目前国际共识，各种符合中药（天然药物）特色的指纹图谱控制技术体系正在研究和建立。

美国食品药品管理局（FDA）允许草药保健品申报资料中提供色谱指纹图谱；世界卫生组织（WHO）在1996年草药评价指导原则中也规定，如果草药的活性成分不明确，可以提供色谱指纹图谱以证明产品质量的一致；欧共体在草药质量指南中亦称，单靠测定某种有效成分考查质量的稳定性是不够的，因为草药及其制剂是以整体为活性物质。

色谱指纹图谱尤其是薄层色谱的鲜明的指纹图谱是很有用的。

国外指纹图谱的应用，目的在于解决成分复杂，有效成分不明确的植物药质量检测和产品批次间质量差异的问题。

其中德国研制的银杏叶提取物制剂是一个突出的例子，他们应用指纹图谱制定了相应的标准，该图谱体现了制剂所含的33个化学成分（主要为黄酮类和内酯类）和各自的含量。

经化学成分和药效相关性研究，发现约24%银杏黄酮和约6%银杏内酯组成的提取物具有最佳疗效。

此外，采用“混批勾兑”法，可使最终产品质量稳定，指纹图谱重现性良好，含量浮动范围为5%左右。

20世纪70年代我国已有学者尝试使用TLCS对中成药进行分析，因主客观条件的限制，技术和时机的不成熟，没有得到公认；20世纪90年代《中国药典》增设了中药化学对照品和对照药材，为中药指纹图谱的研究奠定了基础。

随着色谱技术的迅速发展和检测能力的显著增强，为指纹图谱的研究和应用提供了良好的技术保证。

目前我国已对中药注射剂做出了必须用指纹图谱进行检测的规定，同时提出了具体的技术要求；在中药材规范化生产实施过程中指纹图谱亦有较广泛的应用。

但是作为一项新技术，中药指纹图谱在实际应用中还面临许多问题，只有进一步加强中药材种植加工和中成药生产贮存的规范化，中药化学成分和中药药理研究的系统化和标准化，以及技术上多学科的渗透，才能保证中药质量的稳定，进而保证中药指纹图谱的建立。

2指纹图谱的作用及意义

2.1指纹图谱的作用

药物研究的主要内容包括药物安全性、有效性、稳定性和可控性，四者缺一不可。

已生产并临床使用的注射剂等中成药，由于经过了药效学测试、临床评价，安全性与有效性没有，但是现有的质量控制方法的不全面性及生产过程中的不稳定性导致各批次产品之间质量出现差异，在临床应用过程中往往出现非正常的医疗事故。

现有《中国药典》质量控制方法及新药申报资料7，往往以1个或个以上成分为控制指标，在一定程度上反映了原药材、中间体及成品的质量，但任何单一的成分都难以准确、全面地评价中药质量，不仅不能进行真伪鉴别和优劣判别，在很多情况下，所检测的指标成分（活性成分）还不具有“惟一性”，使用器材比较简单，操作比较粗糙，有时重现性差。

《中药注射剂指纹图谱研究的技术要求》要求将指纹图谱检测指标及持续术要求作为质量标准单列项目，是对现行中药质量控制标准的有益补充。

一个理想的指纹图谱不仅能达到定性鉴别的目的，色谱图中大部分药谱理应达到基线分离，对大部分成分应可进行定量分析。

在没有对照品的情况下，也可以已知标准品针对其他未知或无标准品的色谱峰进行定量。

因此，中药指纹图谱是对现行中药质量标准近控制方法的提高。

中药生产的原材料，因土壤、气候等环境因素及采收加工的不同，实际使用时不能保证药材质量的稳定，经加工提取得到的中间体，每个批次在成分含量、成分组成及各成分比例方面都不能保持一致。

通过指纹图谱研究，可以掌握每一个批次的原药材、中间体中成分变化，进行有指导的合理“勾兑”，保证成品在成分含量、组成比例上一致，减少批间差异。

无论是原药材、中间体还是成品，因组方已固定、生产工艺相对恒定，药品的安全性不可能直接通过指纹图谱来保障，但中药指纹图谱可直接解决中间体、成品的批间一致性及稳定性问题，从而可以间接并最终保障成品的安全性和有效性。

指纹图谱的作用如图1所示：

图1指纹图谱的作用

2.2指纹图谱的意义

中药指纹图谱建立的是全面反映中药内在化学成分的种类与数量，进而反映中药的质量。

现阶段中药的有效成分绝大多数没有明确，采用中药指纹图谱的方式，将有效地表征中药质量。

指纹图谱已为国际社会所认可，有利于中药及产品进入国际市场。

中药指纹图谱的建立，应以系统的化学成分和药理学研究为依托，应体现系统性、特征性、重现性三个基本原则：

①系统性：

是指指纹图谱所反映的化学成分应包括中药有效部位所含大部分成妥的种类，或指标成分的全部。

如：

中药人参中所含的有效成分多为皂苷类化合物，则其指纹图谱应尽可能多地反映其中的皂苷成分；银杏叶中的有效成分是黄酮和银杏内酯类，则其指纹图谱可采用两种方法针对这两类成分，分别分析以达到系统、全面的目的。

②特征性：

是指指纹图谱中反映的化学成分信息（具体表现为保留时间或位移值）是具有高度选择性的，这些信息的综合结果将能特征地区分中药的真伪与优劣，成为中药自身的“化学条码”。

如：

北五味妇的高效液相色谱和薄层色谱指纹图谱，不仅包括多种已知的五味子木脂素成分，而且还有很多未知成分，这些成分之间的顺序、比值在一定范围内是固定的，并且随药材品种的不同而不同。

通过这些整体信息，可以很好地区分北五味子与南五味子以及其它来源的五味子药材，辨别药材的真伪与优劣。

③重现性：

是指所建立的指纹图谱，在规定的方法与条件下，不同的操作者和不同的实验室应能作出相同的指纹图谱，其误差应在允许的范例内，这样才可以保证指纹图谱的使用具有通用性和实用性，也是作为标准方法所必备的特征之一。

实现指纹图谱的重现性，除在样品制备方法、分析过程、结果处理待环节规范操作外，还应建立相应的评价机制，对指纹图谱进行客观评价，并公布标准指纹图谱。

实现中药指纹图谱的三原则，保证其标准化，做到统一规范，这样才可以使中药指纹图谱得以推广应用。

中药及其制剂均为多组分复杂体系，因此评价其质量应采用与之相适应的，能提供丰富鉴别信息的检测方法，但现行的显微鉴别、理化鉴别和含量测定等方法都不足以解决这一问题，建立中药指纹图谱将能较为全面地反映中药及其制剂中所含化学成分的种类与数量，进而对药品质量进行整体描述和评价，这也正好符合中医药整体学说。

在此基础上，如果进一步开展谱效学研究，可使中药质量与其药效真正结合起来，有助于阐明中药作用机理。

总之，中药指纹图谱的研究和建立，对于提高中药质量，促进中药现代化具有重要意义。

[1-2]

3指纹图谱的方法

指纹图谱方法有很多，大体可分为两大类：

第一是化学指纹图谱，又可分为光谱指纹图谱（如：

紫外光谱法（UV）、红外光谱法（IR）、质谱法（MS）、核磁共振法（NMR）和X射线衍射法等）和色谱指纹图谱（如：

薄层扫描（TLCS）、高效液相色谱法（HPLC）、气相色谱法（GC）和高效毛细管电泳法（HPCE）等）；第二是生物指纹图谱（如：

DNA指纹图谱）。

下面是我们对中药材、中药制剂指纹图谱建立的方法研究，如图2所示：

图2中药材、中药制剂指纹图谱建立方法研究

3.1色谱指纹图谱

3.1.1薄层色谱指纹图谱

薄层色谱法（TLC）具有选用范围广，重现性好等优点，常用于中药各种成分的鉴别。

用固定波长对薄层展开的各斑点作薄层扫描图谱比目测的层析图谱更为客观准确，因而具有更好的指纹鉴别意义，但由于受薄层板的质量和开放式层析系统等外界因素的影响，易引起一定的实验误差。

李彩君等[3]以高良姜素为对照品，建立了高良姜药材的薄层色谱定性鉴别，发现高良姜素、山柰素等8个特征荧光斑点构成了高良姜乙酸乙酯提取部位的薄层色谱指纹图谱。

刘和平等[4]以柴胡正品北柴胡为基础建立柴胡皂苷高效薄层荧光色谱指纹图谱，并对同属品种南柴胡、锥叶柴胡、多枝柴胡、三岛柴胡、西藏柴胡等的指纹图谱进行比较分析，发现北柴胡指纹图谱由19个特征荧光条斑组成。

3.1.2毛细管电泳和高效毛细管电泳指纹图谱

在指纹图谱研究中毛细管电泳（CE）是一种较新的方法，它是以高压电场为驱动力，以毛细管为分离管道，依据样品中各组分之间电泳速度或分配行为的差异而实现分离的液相分离技术。

胡坤等[5]以槲皮素为内标，采用毛细管电泳法，对不同批次、不同品种和不同储存时间罗汉果的毛细管电泳指纹图谱进行了比较，建立了罗汉果的毛细管电泳指纹图谱。

高效毛细管电泳（HPCE）技术在中药材鉴别中的应用是近几年发展起来的，它具有高效、快速、分辨力强、重现性好的特点，在中药质量标准制订方面的优势越来越明显。

王钢力等[6]对11种卷柏属药用植物进行了HPCE指纹图谱研究，建立了18个样品的毛细管电泳的指纹图谱。

结果显示，各主要色谱峰均显示黄酮特征，说明卷柏属植物在黄酮类成分上既有共性，也存在差别，这种差别对于药材品种的鉴别有着一定的意义。

3.1.3气相色谱指纹图谱

气相色谱法具有分离效能高、分析速度快、灵敏度高、检测器类型可选性大等特点，气相色谱法可以分析气体样品，也可分析易挥发或可衍生化为易挥发的液体和固体。

只要沸点在500℃以下，热稳定性好，相对分子质量在400以下的成分，原则上都可用气相色谱法进行分析，尤其适用于含挥发性成分的中药指纹图谱研究。

气相色谱法与高效液相色谱相较而言，具有分离效能高特别是毛细管气相色谱，色谱柱长度可达100m，使其理论塔板数能达100多万，能够分离一些分配系数很接近的以及极为复杂、难以分离的物质，特别符合中药及制剂指纹图谱研究的要求。

由于气相色谱法使用了灵敏度很高的检测器，可以检测10-13-10-11g物质，适合于痕量分析，如中药中的农药残留量的指纹图谱检测。

[7]

近年来，随着科学技术的发展，出现了很多实用性更强的技术。

如：

裂解气相色谱法、顶空气相色谱法、毛细管气相色谱法以及气相色谱-质谱联用（GC-MS）、气相色谱-傅里叶变换红外光谱（GC-IR）联用技术等。

3.1.4高效液相色谱指纹图谱

高效液相色谱法具有灵敏度高、选择性高、高速度、高效能、检测器种类多和应用广泛等特点。

与气相色谱法相较而言，高效液相色谱法最大的优势在于其供试品不受样品蒸汽压和热稳定性的限制，适用范围非常广，而且高效液相色谱仪比气相色谱仪更普及，目前已成为建立中药指纹图谱的最常用方法。

高效液相色谱法的检测器在构建中药指纹图谱中具很大优势，如光电二极管阵列检测器（DAD）可将色谱峰的保留时间和光谱信息整合在1张图谱中，能够得到三维谱图，适合分析成分复杂且有紫外吸收的样品，而中药中的活性成分如黄酮、蒽醌等大多数成分均有紫外吸收，因此DAD非常适合中药成分的检测。

此外，LC-MS和LC-MS-MS等联用技术的应用，使得高效液相色谱法的分辨率和实用性显著提高，更有利于中药这一复杂样品的分析。

再有近几年出现

了一种新的液相色谱技术：

超高效液相色谱法（UPLC）。

该法能显著改善色谱峰的分离度和检测灵敏度，适合中药复杂样品的分析及构建中药的指纹图谱。

卢红梅等[8]采用均匀实验设计和信息理论评价的方法，建立鱼腥草中黄酮类成分的高效液相色谱指纹图谱的分析方法。

李蓓佳等[9]利用液相-二极管阵列-质谱联用（LC-DAD-MS）技术，在通脉颗粒中鉴定了22个化合物，且归属了各化合物的单味药来源。

3.2光谱指纹图谱

3.2.1红外光谱指纹图谱

近年来，用红外指纹图谱法鉴别中药的研究较多，在中药标准的构建中也发挥着相当重要的作用，尤其是这一技术作为中药鉴别的辅助手段发展较快。

红外光谱的优点是“多快好省”、是一种绿色分析技术，缺点是这种方法不是“原始方法”，很难作为标准方法，且需要大量代表性样品进行化学分析建模。

田进国、许欣荣测试了大量中药的红外光谱，初步建立起对植物药、矿物药进行鉴别的红外光谱分析法。

徐永群等[10]首次运用红外指纹图谱对18个产地的中药材赤芍进行了药用部分全组份的快速分析，为赤芍道地商品的鉴别及质量控制提供了可靠的依据。

3.2.2紫外光谱指纹图谱

紫外可见光谱反映不同化学物质的电子共扼体系特征，具有加和性，对于混合物的鉴别专属性差，分辨率低，故紫外光谱很少用于指纹图谱的构建。

邹华彬等[11]采用共有峰率和变异峰率双指标序列分析法对不同产地、不同采集年份的白芍样品及相近植物赤芍、丹皮样品进行了定量评价。

该法可以对至少2个样品进行定量评价，克服了多种中药鉴别方法只能进行真伪鉴别、产地鉴别的局限性，为中药质量的准确定量评价提供了一种新方法。

3.3其他研究方法

3.3.1DNA指纹图谱

分子生物学法（DNA）利用聚合酶链反应从不同生物样品中人工合成DNA片断，而这种DNA片断的大小、数目可因不同的生物而异，故称之为DNA指纹图谱。

该技术具有重复性好、灵敏度高的优点。

限制性内切酶片段长度多态性（RFLP）是最常用的构建DNA指纹图谱的方法，但该法费时费力，应用受到限制，随机扩增多态DNA（RAPD）标记，可以在特异DNA序列尚不清楚的情况下，检测DNA的多态性，这是构建中药指纹图谱的新方法，具有极好的应用前景。

罗联忠等[12]收集了23株灵芝栽培菌种为材料，从DNA水平上探讨不同产地的灵芝菌种的差异，最后得到了两条进行扩增分析可以有效鉴别大部分栽培菌种，作为分子标记的随机引物。

4总结与展望

随着现代分析手段与科学技术的迅速发展，中药指纹图谱技术将会进一步规范和成熟，中药指纹图谱在中药质量控制中的广泛应用，定将加速中药与国际天然药物研究先进水平接轨，从而推动中药产业现代化的进程。

目前，我国对中药指纹图谱的研究还处于探索阶段，存在的问题还比较多，首先从个别中药及其产品指纹图谱方法的研究到逐步实现所有中药的指纹图谱质量控制，从各种不同领域指纹图谱分析及评价方法的研究到系列规范化标准的建立，是一项长期而艰巨的任务。

其次指纹图谱与药理作用之间的相关性仍然是模糊的，人们无法从指纹图谱中解析某一峰或者某一段峰所代表的药理作用。

中药指纹图谱与化学成分之间缺乏相关性，这主要是由于指纹图谱中色谱峰纯度不够所致。

再次中药指纹图谱样品测定的实验条件与获得标准指纹图谱实验条件之间的差异使实验方法的重现性受到影响。

但相信随着色谱分析技术的改进，中药指纹图谱必将会在中药质量控制中得到广泛应用。

综上所述，中药指纹图谱的构建方法及解析方法多种多样，但仍然处于起步阶段，有待进一步深入研究。

中药指纹图谱作为二种新技术，能全面反映中药的整体化学特征，体现其内在的整体质量，可以弥补过去中药质量控制中采用少数单体成分控制质量的弊端，是一种更为合理的中药质量控制模式。

在今后要注重指纹图谱与药效相关性研究，即指纹图谱的生物等效性研究，阐明有效成分和作用机理，避免与药理作用和临床疗效脱节，从而真正达到用色谱指纹图谱全面控制中药及其制剂的质量。

参考文献

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