现代仪器分析技术在中药领域中的应用.docx

1、现代仪器分析技术在中药领域中的应用现代仪器分析技术在中药领域中的应用 二 八年 ? 第 六期综述与专论现代仪器分析技术在中药领域中的应用张丽娟 贾 俊 王 海 范国强(北京同仁堂股份公司科学研究所? 北京? 100079)摘? 要? 近 年 来 随 着 现 代 仪 器 分 析 技 术 的 发 展, 越 来 越 多 的 新 技 术、 新 方 法 被 应 用 到 中药 鉴 定、 质 量 控 制、 中 药 生 产 工 艺 现 代 化 方 面, 推 动 中 药 药 学 的 发 展。 本 文 简 述 目 前 光谱法、 色谱法、 免疫法、 微生物法以及联用技术等现代仪器分析方法在中药方面的应用,并对其作一

2、简要评述。关键词? 现代仪器分析技术 中药鉴定 质量控制 中药生产工艺近几年发展起来的方法,它具有高效、快速、分辨引? 言1113力强、重现性好等特点。胡平、张朝晖及邢旺兴等WHO 从 1976 年开始重视中药的开发、研究 采用该法对中药菟丝子的 13 个品种、12 种海马、和应用,并作为“2000 年人人享有健康保健”的 海龙类药材以及红曲基原真菌进行鉴别。一个手段,世界各国掀起的“返归自然”、 “绿色波” 1.3? X 射线衍射法 XRD14也说明对中药开发、研究和应用的重视。近年来随张汉明等 采用该法对 4 种易混淆中药粉末1517着现代仪器分析技术的发展,越来越多的新技术、 白矾、石膏

3、、滑石粉与信石进行鉴别。吕扬等新方法被应用到中药鉴定、质量控制、中药生产工 开展中药材的 X 衍射傅立叶谱分析计算研究,获艺现代化方面,推动中药药学的发展。本文对光谱 得可用于标识目标中药材的衍射图形几何拓扑规律法、色谱法、电化学分析法、免疫法、微生物法以与其图谱特征标记峰。及联用技术等现代仪器分析方法在中药方面的应用 1.4? 差热分析法 DTA作一综述。 差热分析是程序控制温度下,测量物质和参比18物的温度差和温度关系的一种技术。王忠壮等1? 中药鉴定利用差热分析特征可将鳖甲、龟甲与其伪品准确区1.1? 色谱、光谱法 分开。各种龟、鳖甲的 DTA 数据比较接近,但利色谱法和光谱法在中药鉴定

4、上应用广泛。陈 用曲线形状和放热峰顶、外推起点、拐点温度差异1永林等 采用一阶、二阶导数光谱法对独活等 6 可将鳖甲、龟甲与其伪品分开。2种伞形科药材进行鉴定。张聪等 对中国红参和1.5? 扫描电镜技术 SEM?高丽参进行 HPLC 指纹图谱比较研究,结果证明 与普通光学显微镜相比,扫描电镜具有直接观3两者品质很接近,可以同等使用。秦海林等 采 察样品表面结构、景深大、放大范围广、分辨率高、用 NMR 波谱仪测定 3 种不同产地的正品天麻样品 样品制备过程简单等优点。这些特点使其在观察药及 4种常见天麻伪品的乙醇提取物的 HNMR图谱。材表面细微特征方面更为适用,主要应用于对药材19分析结果表

5、明,所有正品天麻样品均出现天麻苷的 花粉粒、叶表面、种皮表面的鉴定研究。张淑华等特征共振峰,而伪品无此信号。近年来,新报道的 用该法对几种易混中药酸枣仁、韭菜子等进行鉴别。中药鉴定多采用紫外吸收光谱法,如黄柏与水黄柏 1.6? 分子生物学技术 4 5的鉴别 ,各种金钱草的鉴别 ,酸枣仁及其混伪随着生命科学不断取得重大突破,分子生物学6 7品的鉴别 ,何首乌及其混伪品的鉴别 ,槐花及 和基因工程技术日趋成熟,从遗传物质 DNA 分子8 9其伪品的鉴别 ,溪黄草的鉴别 等。利用红外 水平检测生物遗传多样性并进行分类与鉴定已成为10光谱鉴别中药的新报道不多,邓波等 采用近红 发展趋势。DNA 分子遗

6、传标记技术具有快速、微外指纹图谱和主成分分析法,选取不同范围的光谱量、特异性强的特点,且不受生长发育阶段、供试数据,对来自 7省的 9类藁本进行鉴别与聚类分析。 部位、环境条件影响,已在中药质量鉴定研究中展1.2? 毛细管电泳法 CE 示良好的应用前景,并保持强劲的发展势头。王义20高效毛细管电泳技术在中药材鉴别中的应用是 权等 用 DNA测序基因中的线粒体基因组 Cyt-b5二 八年 ? 第 六期现代仪器/0.21基因片断序列鉴别乌梢蛇及其混淆品。王健云等 技术,它操作简便、分析迅速、实时反映被测对象从鹿鞭中提取微量 DNA 并进行测序鉴定。 状态;不破坏样品,不需对样品作任何预处理直接1.

7、7? 核磁共振光谱法 NMR进行测定,适合现场和在线检测;不消耗化学试剂,NMR 技术在药学领域的应用主要在于新药开 不会对环境造成污染,近红外光子能量低,不会对发,如对新合成药物及新分离的天然活性药物进 实验者造成伤害,属于绿色分析技术,被广泛应用行结构鉴定,但 20 世纪 90 年代以来,国外应用 于各个领域。运用各类化学计量学方法建立的近红NMR 技术进行体内药物分析的研究发展迅速,从 外校正模型使得过去无法用近红外光谱直接进行的药物的体内定性、定量测定到药物的分布、代谢研 定量、定性分析得到解决。NIRS 在药物制剂的研25究,皆有较深的探讨。采用 NMR 技术进行体内药 究和生产中得

8、到越来越多的重视和运用。倪力军物分析具有简便、无损伤、动态等特点,为中药及 利用近红外光谱技术与化学计量学方法建立冰片缓其制剂体内代谢过程的分析研究提供新的方法。秦 释样品近红外光谱与冰片浓度之间的定量模型,实26海林等用 FT-NMR测定 6 个不同产地黄连特征总提 现冰片释放量的快速测定。王东 应用近红外光取物的 HNMR 图谱,并对特征信号进行归属。从 谱技术和化学计量学方法,直接测定黄芩药材中黄特征总提取物中分得并鉴定小檗碱和棕榈碱,分析 芩苷的含量。近红外能够反映样品的综合信息,更结果指出,每种黄连的 HNMR 图谱都显示出原小 易于在线应用,近而满足原料药到中间体到成品的22檗碱型

9、生物碱的特征共振峰,黄连伪品无此信号 。 完全检测和监控,保证药品质量。中药生产是一个现代仪器分析技术的引入使中药鉴定的标准更 典型的复杂化工制造工艺过程,生产过程中各种工客观,并且使一些难以鉴别的中药得以鉴别,如何 艺参数的变化直接影响最终产品的质量。目前,中首乌等。显而易见,现代仪器分析技术拓宽鉴定中 药的提取、浓缩、混合、压片等生产环节一般采用药的方法,特别是在药材的真伪鉴别方面发挥越来 离线分析的手段,存在分析结果滞后的缺陷。近红越重要的作用,在中药鉴定领域变得越来越重要。 外技术可以克服以上缺点,近年来,已有学者开始探索近红外技术在中药生产过程中的在线监控。如,2? 质量控制27马群

10、等 以安宫牛黄丸为对象研究中药原粉制剂2.1? 光谱分析法 均匀度控制方法。北京同仁堂股份有限公司承担的2.1.1? 可见 - 紫外分光光度法(UV) 该法是中 “中药制剂生产过程关键技术工程化研究”项目中药及其制剂质量分析中常用的一种方法,具有灵敏的一个子课题就是以乌鸡白凤丸为研究对象,采用度高,精密度好和操作简便等优点。按测定波长数 近红外光谱技术对原料、成品进行研究,实现对中目不同该法可分为单波长光谱法和多波长光谱法。 药前处理(翟里基地)和制剂(亦庄基地)生产过单波长光谱法包括吸收系数法、对照品比较法和标 程进行相应的在线控制或在线检测,现已基本完成。准曲线法 3种。多波长光谱法又称计

11、算光谱法,即2.1.3? 原子吸收光谱法 AAS 原子吸收光谱法问对中药及其制剂中的干扰不需要分离净化直接利用 世于 1955 年,60 年代得以迅速发展。该法能测定光谱学方法通过适当数学处理去除。常用的有双波 几乎全部金属元素和一些半金属元素,并能间接测长测定法、三波长测定法、差示光谱法和导数光谱 定一些无机阴离子和有机化合物,因此在中药分析23法等。张锦文 运用苯酚 - 硫酸紫外分光光度法中 AAS 法广泛应用于中药原料及其制剂中微量元素测定 3 种枸杞品种中多糖的含量,测得宁夏枸杞 的分析,并可利用间接 AAS 法测定中药及其制剂中中的多糖含量为 4.01%,新疆枸杞中的多糖含量为 有效

12、成分的含量。近年来,中药中重金属元素含量3.85%,青海枸杞中的多糖含量为 4.01%;同时发 超标问题成为国内外的热门话题,中药制剂在美国现使用紫外分光光度法测定精密度好、重复性好、被列为健康食品范畴,对有害元素砷、汞、铅、镉24方法简便。滕晓弘等 采用紫外分光光度法测定 严格控制。2005 版药典收载中药材的重金属元素含复方山楂片中总黄酮含量。 量的检测方法,方法之一就是 AAS,目前,国内对2.1.2? 近红外分光光度法 NIRS 红外光谱最突 中药材及中药产品中重金属元素的含量检测主要采28出的特点就是具有高度的特征性,因此,它被广泛用 AAS。张丽娟等 以六味地黄丸(水蜜丸)为研应用

13、于药物的鉴定和测定。近红外光谱法是 20 世 究对象,采用微波消解样品,连续流动进样 - 氢化纪 90 年代以来发展最快、最引人注目的光谱分析 物发生原子吸收分光光度法测定砷含量,火焰原子6二 八年 ? 第 六期综述与专论吸收分光光度法测定铜含量,得出该方法简便、快速、 2.2.3? 高效液相色谱法 HPLC HPLC 系 60 年灵敏、准确,可用于中成药中重金属的含量检测。 代末发展起来的分离技术,虽然比 GC 晚 20 多年,2.1.4? 荧光分光光度法 荧光分光光度法具有灵 但发展十分迅速。HPLC 法具有流动相选择性广、敏度高、选择性好、方法快捷、试样量少等特点, 重现性好、色谱柱可反

14、复使用、分离效能高、分析广泛应用于中药及其制剂中胺类、甾体类、维生 速度快及应用范围广等特点。由于中药样品中含有素、蛋白质、氨基酸和酶等的分析。对于中药及其 的成分绝大多数均可在高效液相色谱仪上分析检制剂中微量、痕量物质的分析也常采用荧光法,该 测,使得 HPLC法在中药质量控制中占有重要的地法尤其适用于生物体液中的药物及其代谢产物的 位。但由于中药成分复杂,提出物直接进入色谱柱,29分析。施群等 采用荧光分光光度法以激发波长 易于污染色谱柱,必须加以处理除常用的溶剂提取E 365nm,发射波长 E 409nm 的条件下测定盐 法净化外,使用预柱和固相提取法的报道日益增x m30酸小檗碱片中小

15、檗碱的含量。贾宝秀等 建立一 加。近年,用超临界流体萃取法 SFC从中药中将种快速、简单、灵敏度高,测定大黄中总蒽醌的含 有效成分提出,然后用色谱法分析,是一种新型有量的荧光分光光度法。 效的分析方法,但需要一定的设备,成本较高。二2.2? 色谱分析法 极管列阵检测器已普遍应用,可快速提供检测物的2.2.1? 气相色谱法 GC 该法主要用于中药中的 UV 光谱,测定色谱峰的纯度。蒸发光散射检测器挥发性成分如龙脑、芳樟醇、柠檬烯等的测定,也 ELSD 对无 UV吸收的化合物,像甾体、人参皂贰、有经衍生化反应后用于分析中药的其他成分如生物 糖类,均有较好的检出限。HPLC成为目前进行中碱类、脂肪类

16、、内酯类、酚类、糖类、动物类药物 药质量分析的首选方法,2005 版药典采用的含量等。GC 或 GC-MS,是其主要分析工具。随着色 测定分析方法中,HPLC 由 2000 版的 105 个直线谱新技术的出现,其有效成分的测定也得到较大的 上升到 518个,占中药制剂所采用的含量测定分析34发展。GC-MS-CPMP 联用比以前更广泛。顶空技 方法的 94%。杨庆胜等 建立高效液相色谱法测术,裂解色谱也开始得到使用,各种新型填料的色 定小儿金丹片中橙皮苷和牛蒡苷的含量的方法。邢35谱柱的不断出现,可以预计 GC 在中药材及成药分 婕等 建立中药材独活中蛇床子素和异欧前胡素36析中的应用将不断深

17、入。近年来,GC 在中药中的 的 RP -HPLC 含量测定方法。武凌艳等 采用高应用得到迅速发展,2005 版药典采用的含量测定 效液相色谱法建立君药射干中有效成分次野黛尾黄分析方法中,GC 由 2000 版的 11 个上升到 45 个。 素的含量测定方法,其加标回收率为 96.44%。31刘彦生等 采用气相色谱法对珠珀清脑片中的冰 2.2.4? 高效毛细管电泳法 HPCE HPCE法是以片进行含量测定,得出该法简便、专属、重现性好。 高电场为驱动,毛细管为分离通道,依据样品中各32韩鹏等 建立气相色谱法测定止痒消炎水中冰片、 组分淌度和分配行为上的差异而实现分离的一种液薄荷脑和麝香草酚含量

18、的方法。 相分离技术,具有高效、高速、高灵敏度等特点。2.2.2? 薄层色谱法 TLCS 较早应用于中药分析 它适用于中药中带电荷的化合物的分离分析,例如的一种色谱法,具有操作简便、色谱结果直观、显 蛋白质、氨基酸、黄酮、生物碱、有机酸、单糖及37色方式可选性大及兼具分离鉴定双重功能且所涉及 一些中性分子等。李伟等 采用毛细管电泳及液的设备价格较为低廉等优点,是中药及其制剂分析 相色谱法研究黄连、黄芩配伍过程化学成分的变化,中应用较广泛的分析方法之一。薄层色谱法是目前 结果显示,黄连与黄芩共煎产生沉淀,使有效成分38中药鉴别的主要方法,2005 版药典收载的中药制 的含量降低。余为等 建立高效

19、毛细管电泳法测剂的鉴别方法中,薄层色谱法有 1165 个,占中药 定紫黄止血消炎粉中盐酸小檗碱的方法。制剂所采用的鉴别方法的 79%。近年来,TLCS 分 2.3? 联用技术析法在中药中的应用成下降趋势,2005 版药典采 随着分析技术的发展与提高,一些联用技术、用的含量测定分析方法中,TLCS 由 2000 版的 60 自动化技术已在中药质量控制上得到广泛应用,如33个下降到 45个。祁海宏等 采用薄层色谱扫描法 色谱 -质谱联用技术 GC-MS,LC-MS,固相提取测定治带片中苦参碱含量,结果苦参碱点样量在 与液相分离联用技术?柱切换 HPLC、免疫分析与15g 范围内与峰面积线性关系良好

20、,平均加样 色谱技术的联用?毛细管电泳免疫分析等。联用技回收率为 99.11%。 术集中两种方法的优势,提高分析的自动化程度。7二 八年 ? 第 六期现代仪器/.随着科学技术的飞速发展,如何评价中药质 革方面已经起到相当大的作用。如金钱通淋口服液量,保证疗效,做到与国际水平接轨,已成为中药 传统的制备工艺为水提醇沉法,此工艺存在乙醇用产业链中所有产、学、研单位面临的重要课题。对 量多、耗时长、产品黏度大、色泽深、稳定性差等此建立中药指纹图谱将是一个有效手段。中药指纹 不足。采用超滤膜分离新工艺后,药液色泽大为改图谱是指运用现代分析技术对中药化学信息以图 观,为红棕色,澄明度好,无有机溶剂消耗,

21、药液41形 图像 的方式进行表征并加以描述,它全面反 稳定性好 。离心技术也是中药生产工艺改革中映中药所含内在化学成分的种类与数量,进而反映 的有效方法。该法可以将密度不同的颗粒分离,用中药的质量。中药指纹图谱研究方法较多,但色谱 在生产上,将混浊浪中颗粒除去,使其变得澄清。法应是主要方法,TLC、HPLC 和 GC 色谱技术已 超临界流体萃取技术是 80 年代发展起来的高新技经成为大家所公认的 3种常规分析手段,是目前研 术,具有萃取效率高、操作简便、安全、中药中易究中药指纹图谱应优先考虑的方法。目前国内对中 挥发组分或生理活性物质不受损失和破坏,没有溶药指纹图谱研究应用的对象很广泛,包括动

22、物药材 剂残留、产品质量高等特点,是一种值得在中药生和植物药材很多种类以及各种中成药制剂,近几年 产中推广应用的技术。利用超临界流体萃取技术提42国内在中药指纹图谱研究中采用的分析方法主要有 取丹参的醌类化合物 ,飞龙掌血的香豆素类化43 44HPLC-DAD、HPLC-MS、GC-MS、GC-FID,采用 合物 黄花蒿里的萜类化合物 ,结果证明它具39最多的就是 HPLC-MS。翟为民等 ,应用 HPLC- 有提取率高、产品纯度好、流程简单、能耗低,与DAD对人参、西洋参和三七参进行指纹图谱研究, 传统方法比有独特的优点。这些节能、技术含量高采用梯度洗脱分离分析其皂苷成分,从而可以有 的新方

23、法在中药生产领域中的应用越来越广,这些40效的鉴别人参、西洋参和三七参。张尊建等 采 方法的应用,将一改过去水提醇沉的工艺,加快中用 HPLC-UV-MS法对丹参药材、丹参注射液中间 药现代化的步伐。体及丹参注射液进行指纹图谱的研究。采用梯度洗 随着计算机信息处理技术及仪器分析技术的迅脱系统,紫外检测,MS 记录总离子流 TIC 色谱 速发展,各种技术的科学性、准确性和灵敏度迅速图,得到分离度较好的丹参药材、中间体及注射液 提高,使现代仪器分析在中药各领域的应用范围更的 HPLC-UV 及 HPLC-MS 指纹图谱,为丹参药材、 加广泛,这将对中药现代化的进程起到巨大的推动中间体及注射液的质量

24、控制提供全面、可靠的依据。 作用。应在继承传统质量控制方法的基础上,密切最近国家药品监督管理局发布“中药注射剂指 关注仪器分析技术发展新动态,不断研究能应用于纹图谱研究的技术要求 暂行 ”,明确要首先对中 中药质量控制的新技术和新方法,对中药这一中华药注射剂开展制定指纹图谱。不仅因为制定中药注 民族的瑰宝进行更高层次的诠释,使之发扬光大、射剂指纹图谱的工作相对来说工作难度要小一点, 生机勃勃。易于突破,取得成功,具有很强的可行性;而且能参考文献以此抛砖引玉,逐步建立其它类中药制剂、中药复1 陈永林,米荣芬 .独活等 6种伞形科药材导数光谱鉴别 J,方制剂的指纹图谱,最终全面实现中药走向世界。中

25、药材,1999,223:1231242 张聪,王智华,全德庄中国红参与高丽红参的指纹谱3? 中药生产工艺现代化HPLC-FPS 比较研究 J,中成药,2001,233:1601633 秦海林,赵天真,都恒青等 .核磁共振波谱法鉴定天麻及传统中成药的生产工艺一直停留在水提醇沉的其伪品 J,中药材,1994,176:2324老工艺上,不仅使有效成分遭到浪费和破坏,而且4 苏素莲等黄柏及其混伪品的鉴别 J,海峡药学,1999,消耗大量能源,中药现代化进程的加速,要求尽快114:47485 王庆岩等各种金钱草的紫外光谱鉴别 J,中药材,采用现代生产技术进行中成药的生产,以确保中成1989,123:27药的内在质量。现代仪器分析技术在中药生产工艺6 白武龙等酸枣仁及其混伪品的紫外光谱鉴别 J,中国改革上起到相当大的作用,如:膜分离技术可应用民族民间医药杂志,1995,17:2728于中药的过滤除去杂质、细菌、病毒以及微生物等。7 陈吉炎等 .何首乌及其混伪品理化鉴定 J, 时珍国医国药,该技术的优势在于耗能低,有效成分不会被破坏,1999,105:3448 张振化等一种伪品槐花的鉴别 J,基层中药杂志,尤其适宜于对热敏感物质的过滤。膜分离技术是一2001,151:3233项有潜力、有发展前途的技术,在中药生产工艺改8