红外光谱“指纹”：中药快速识别的“武器——访清华大学分析中心副主任孙素琴

红外光谱“指纹”：中药快速识别的“武器——访清华大学分析中心副主任孙素琴2003年12月31日将中药材地黄的样品研磨成粉末，取1～2毫克，加入溴化钾，在研钵中研磨、混匀，然后转移到模具中，在低真空环境中压成透明的薄片，放入红外分光光谱仪，并启动电脑上的相关程序，一条上下起伏的曲线便呈现在屏幕上。通过与标准图的对比，孙素琴教授告诉记者：受检的地黄还不“熟”，属于早期采收的产品。整个检测过程用了不到5分钟。这是记者近日在清华大学分析中心见到的一幕。“这种检测方法特点是快捷、简单、易于操作，且准确率高，我们叫它‘傻瓜检测法’。”孙教授不无自豪地说。走出实验室，记者就利用红外光谱“指纹”快速识别中药的有关问题采访了孙教授。记者：作为国家中医药管理局重大科技项目“中药材光谱法快速检测系统”的第一承担人，您能谈谈红外光谱“指纹”在识别中药方面有哪些优点吗？孙素琴：利用红外光谱“指纹”特性作为药物鉴定依据的红外光谱法已成为各国药典普遍采用的分析方法。但是，中药材、中药饮片和中成药是远比西药复杂得多的混合物体系，图谱的解析困难，因此，常规的红外光谱法在较长时期内未能在中药质量控制和管理中发挥其应有的作用。在国家中医药管理局的支持下，我们将红外光谱法与计算机辅助解析技术(二维相关红外光谱法、化学计量学、模式识别和人工神经网络等)应用于中药的鉴定，通过多年的研究，目前这项技术已通过国家中医药管理局专家组的验收。采用这种方法无需对中药进行提取、分离等繁杂的化学处理，而是直接进行红外光谱检测，因而，强调中药的整体性，不丧失其原本性和配伍性，符合中药中医辨证施治的原则，以综合、宏观、非线性的分析理念和质量控制模式来评价中药的真伪优劣，以一定的量化指标评价中药的稳定性和一致性，基本解决了质量标准化的问题。它不仅能快速、准确地区分中药材及其制剂的真伪，在相对保证药材真实性、道地性和代表性的前提下，还可区分中药材是栽培或野生，是个体或商品，及其不同的生长环境、采收期、部位和等级。应该说，这是中药研究方法学的一个重大突破。记者：红外光谱“指纹”识别中药在理论与应用方面，目前的进展如何？孙素琴：近年来，我们测试了280种对照药材、20种伪品药材、4种不同产地的药材、400多种中药配方颗粒（其中包括同一厂家不同批次的配方颗粒）和20多种不同厂家生产的中药注射剂，共计2000多张红外光谱、二级导数谱和几百张二维相关红外谱，结合化学计量学方法对谱图进行了分析。实验表明，差异较大的不同种中药仅用一般的红外谱图就可以简单做出判定，差异较小的不同种中药材（包括不同产地的中药材）采用红外谱图和二级导数谱图相结合作为判定的依据较为合适，红外谱图和二级导数差异较小时则可凭借二维相关红外光谱判定。这三级鉴定可以相互补充和相互佐证。研究表明，红外光谱“指纹”有几种用途：中药材及其制剂的真伪鉴定；野生和栽培药材的聚类分析和识别；药材品种的分类与鉴定；判定辅料的用量；制药工艺的稳定性检查等。我们知道，因中药材成分复杂，且生长环境（如地质、气候条件和地形等）、栽培期不同，其功效也有明显区别，如：野生和栽培丹参从外观形态不易辨认，但对比两者的中红外和远红外谱，则能很好地将两者区分开来；另外，通过比较产品的二维相关红外光谱图，还可推断产品在生产过程中是否发生氧化，从而监控生产过程和生产工艺。记者：红外光谱“指纹”在系统化和标准化方面，还有哪些急需开展的工作？孙素琴：一是尽快建立具有我国自主知识产权的“中药红外光谱数据库”。大量采集不同的中药材，包括同科同属不同种、真伪药材，在相对标准的测定条件下，获得各种中药材的标准谱图，根据谱图的特征性建立数据库。这是中药国际化和标准化最关键的一步。二是建立完整的红外光谱——模式识别系统。根据获得的标准谱图，建立可识别的模型系统。该系统能将复杂的混合物体系简单化，既突出中药的整体性，又强调检测仪器的价廉易得、便于操作，同时具有数据可靠、速度快的特点。这是通用质量标准普遍推广的必要条件。三是尽快确定中药制剂的红外对照参考谱图。以此与相应的产品做比较，可以很快确定产品的真伪优劣及批次。这是保证中药制剂相对可控性的关键。四是建议国家药典纳入红外指纹图谱。采用红外光谱“指纹”观测中药材及其制剂的整体效应，以每种中药的红外“指纹”锁定“全貌”，进行中药的宏观质量控制并结合色谱技术，测定中药的指标成分或有效成分，从而实现对中药微观质量的控制。