关木通_川木通和三叶木通的近红外漫反射光谱鉴别
中国医药工业杂志 C hi eseJ u alof P a n o r n h r m
aeeu i s2011, 42 (12) t eal
9 33
关木通 ! 川木通和三叶木通的近红外漫反射光谱鉴别
李 睿 , 樊夏雷, 周 小华, 冯有龙
(江苏 省食 品药 品检 验所 , 江 苏南京 2 1000 8 )
摘要: 结合近红外漫反射光谱技术与聚类分析法, 建立了关木通 ! 川木通和三叶木通的快速鉴别新方法 " 将 3 种木通药 9 材样品粉碎后测定近红外漫反射光谱, 经二阶导数处理后选取特征谱段, 建立聚类分析模型 " 结果显示, 鉴别正确率均 在 90 % 以上 " 关键词: 关木通; 川木通; 三叶木通; 近红外漫反射光谱; 鉴别 中图分类号 : T Q 4 60. 2 ; 0 657 33 7+ 文献标志码: A 文章编号: 100 1一 55 (20 11) 12一 一 82 0933 04
Id en ti c a ion o f A ri t t ch i m a n h u rien i i f t so o a s s s ,
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A B S T R A C T :A f st iden if eation m et od of A ri t l chia m a shuriensi , C lem ari ar and and A k bi t 如 l at a t i h so o n s s m i e a r i a w as aeveloped by the eom bi a ion of nea i r r d di se r f eet ee (N ID R )印eet nt r nf e a 伪 el a n a r
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K ey !Vords:A ri t l eh i m anshuriensi : C em ati a二 and ; A k b i t 晌 li t : near inf ared di se ref eeta ee so o a s l s i e a r aa r o f l n
P s ect a ; id en ti c a o r i i f t n
木 通 是 我 国传 统 中 草 药 , 具有 清 热 利 尿 ! 活 血通 脉 ! 抗菌 消炎 之 功效 , 其 药用 正 品 为木 通
科 的木通 A ke b ia 叮 in a ra (T h u n b .) n e " e . ! 三 u n 叶木 通 A keb ia tri lia ta (T hu n b .) K o idz 和 白木 o f 通 A k b ia t lia ra (T h un b . K oid z var. australi e r如 ) s
收稿 日期 : 20 11一 10 10一 作者 简介 : 李 睿 (197 刁 , 女 , 硕士 , 从 事药 品检验和 药 品实验 室 1
管理 "
e T l: 0 13 95 197 7 2 47
(n ie 一 R eh d [- 后 因 药源 短 缺 , 以川木 通 ( 毛 s) 1, 蓖 科 的小 木通 C em a i a r a d F a 比 .或 绣 球 藤 l t s m n i r n C lem a ti 人 tana B ueh 一 H am ) 和 马兜铃 科 的关 s 勿n 木 通 A ri stoloeh ia m a nsh u rien !i: 代 替 [ 2 由于 临 2 "
E 一 ai : d n l r i ya oo i om 刃 m l ig i @ h u n
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133 7 一3 3 8. 1
食 品药 品监 督 管理局 , 200 . 5
中国医药工业杂志 C hinese Jour alof Pha aeeuti n m r eals2011, 42 (12)
床研 究显示 , 大量和 长期服用含马兜铃酸 的关木 通 可 引起 肾 衰 竭 [ , 国家 食 品 药 品 监 督 管 理 局 于 ] 3
0 3 2 0 年 4 月 取 消 了 关 木通 的用 药 标 准 " 为保 证 人
中 , 左手 握住 样 品瓶 , 使 瓶 身与 地 面垂 直 , 右 手持
光纤探 头 , 抵住 瓶底 相应 部位 ( 见 图 1 , 各 点测试 )
三次 , 取平 均光 谱 , 光学 条件 同上 "
体 用药安全 , 正确 区分和使用木通类药材 就显得
尤 为 重要 " 据 文 献 [一 道 , 木 通 的鉴 别 方法 主 要有 性状 ! 4 幻报
显微 鉴别, 薄层色 谱和理化鉴别等传 统中药鉴别 手 段 "本 研 究 尝 试 采 用 近 红 外 漫 反 射 光 谱 技 术 对 三 种 木 通 进 行 鉴 别 研 究 " 由于 近 红 外 光 谱 分 析 技 术 具有分析速 度快 ! 无破坏性 ! 成本低 和易于实
现 在 线 分 析 等 特 点 , 应 用 日趋 广 泛 , 如 中 药 材 的
"
图 1 固体光纤测试部位示意 图 不 同方 法 采集 的三 组近 红 外 漫 反射 光 谱 图如 图 2 所示 " 由图可 见 , 三种 药材 的光 谱 形状 非 常相 似 ,
鉴 定 [. 2 药 物 中活 性 组分 的测 定 1 2 药物 生产 过 ! ."!
程 中 各 个 阶 段 的在 线 监 控 7 等 " 本 研 究 通 过 采 川 集 三 种 木 通 的近 红 外漫 反射 光 谱 , 结 合 聚 类 分 析 ,
难 以直 接 作 出鉴别 判 断 "川木 通 ! 三 叶木 通 与 关木
通 在 化 学 活性 物 质 种 类 和 含 量 上 , 既 存 在 相 似 性 , 也 存
在 差 别 , 只有借 助 化 学计 量 学方 法 提 取 近 红外 光 谱中含 有 的特征信 息 "
0 7
对 三 种 常 用 的木 通 药材 进 行 分 类 鉴别 , 方 法 简便 ,
结 果满 意 " l 仪 器 与试药
M PA 型傅里 叶变换近 红外光谱仪 , 配有积分球 和 PbS 检测器 , 固体光纤探头和 I G aA s检 测器 , 以及 O PU sT 近 n M 红外操作软件包 (德 国 B r ker 公司 ) " u 9 3 份 药 材 样 品, 分 别 由扬 子江 海 陵 药业 ! 南 京 同仁 堂药业 ! 黑龙 江省食 品药 品检验 所和安 徽省食 品药 品检验 所 提供, 经本所胡浩彬主任 药师鉴 定为关木通 A r s o 口 i itl c a h m a nsh uriensi 样 品 23 份 ! 川木 通 样 品 lx 份 ( 均 为 小木 s 通 C leo aris aro and F ran eh.) ! 三叶木通 A k bi rr晌 liat i e a a
0 6
0 5
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11 000
10 0 0 0
9 000
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(Thunb. 样品 5 份 " )
7 000
6 000
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2 方 法 与结 果 . 2 1 样 品制 备 取 药材 样 品适量 , 剪碎 , 置 粉碎 机 中粉 碎 , 分 别 过六 号筛和 过 五 号筛 , 制 成 药材 样 品细粉 和粗 粉 " 分 别称取 样 品粗 粉和 细粉 3 . 9 , 直接 置测样 瓶 0 或测 量杯 中, 装样 厚度 约 2 cm , 振摇 混匀 , 以减小 装样 误 差 " 2. 2 近 红外光 谱采 集 每批 样 品测三 次 , 取其 平 均光谱 "扫 描次 数 6 4 次 , 分辨 率 5 em 一, 扫 描范 围 4 0 00 一 12 000 em 一" , , . 2 2 2. 固体光 纤 漫反射 光谱 取 样 品细 粉 , 置 样 品瓶 (1 m l平底 透 明玻璃 瓶 ) 0 .. 2 2 1 积分 球漫 反射 光谱
11 0 0 ) ( 10 0 0 0 9 000
55 01 -0 姗
8 0 O ) ( C
7 0 0 ) (
6 D00
5 00 0
4 00D
A : 积分 球采 集 的细粉 近红 外漫 反射 光谱 图 , B : 积 分球 采集 的
粗 粉近 红外 漫反 射光 谱 图, C : 固体 光纤采 集 的细 粉近 红外 漫 反射光 谱 图
样 品从上 而下 依次 为 : 关木 通 ( 样 品 06 ! 川木通 ( 样 品 0 ) ! ) 1 三 叶木通 ( 样 品 29 )
图 2 不 同采集方式测得 的 3 种药材 的近 红外漫反射 光谱 图
中国医药工业杂志 Chi nese Jou alof Pha n r m r
aee ti s 201一42(一 u eal , 2)
. 2 3 数据 处理 . 2 3 .1 光谱预 处理 采用 二 阶导 数法 对光 谱进 行预 处理 , 去 除高频 随 机 噪音 ! 基 线漂 移 ! 装样 条 件和 光 散 射等 影 响 " 由于 样 品粒径 和 装样 差异 对 固体光 纤采集 的光 谱影 响更 大 , 故采 用 二阶 导数和 矢量 归一 两种 预处 理方 法 " 图 3 是经预 处 理 的光谱 图 " 由图可见 , 光谱 的
叠 , 但在 全光 谱 范围 内不可 能完全 相 同 , 故 根据 不 同采 集方 式 , 选 取 了相应 的建 模谱段 ( 见 表 1) "
表 1 光谱预处理方法及建模谱段
积分 球 (细粉 ) 预处 理方法 二 阶导 数
5 3 34 ~ 4 0 3 8
积 分球 (粗粉) 二阶 导数
6 0 9 4 ~ 4 4 78
固体 光纤 (
粉) 细 二 阶导数十 矢量 归 一
6 2 87 ~ 4 10 8
建模谱 段/ m 一 c ,
基 线漂 移 得到校 正, 大 量 的重叠 峰得 到分 离 , 光 谱
分辨率提 高 "
. 2 1 3 聚类 分析 采 用仪器 自带 的 O P U S I D E N T 多元统 计定 性 / N 分析 软件 , 对 由不 同方 式采集 的三 组近 红外 漫反 射 光 谱 图分别 进行 聚类 分 析 , 样 本 间距 离采 用 欧 氏距 离 算 法 , 类 间用 w a d 算法 仁 2 所 得 聚类 分 析 谱 r s .2 , 系 图见 图 4 " 由图 4 可见 , 聚 类分 析 能够 通过 距 离的相 对 大 小 , 把 关木通 ! 川木 通和 三 叶木 通定 性 区分 为不 同 的三大 类 " 结果 显示 , 川 木通 与三 叶木通 的近 红外 光 谱较 相似 , 比较 容 易混 淆 , 而 关木 通与 它们 的距
1 1 5 00
10 5 0 0
9 50 0
8 5 00
7 50 0
6 50 0
5 50 0
4 500
离 较远 , 自成一 类 , 不 易与其 它两类 混淆 "这 一 结
果 很好 地 印证 了三类 药材 的内在 区别 : 三 叶木 通 和 川 木通 的化 学成 分 比较接 近 , 都含有 齐墩 果酸 ! 常
1 1 5 00 10 5 0 0 9 50 0 8 5 00 7 500 6 50 0 5 5 00 4 500
春 藤 皂 昔 元和 p 一 幽醇 等 " 而 关木 通 的 化 学成 分 谷 与 它们 差异较 大 , 主 要含 马兜 铃酸 ! 马兜 铃昔 和 马 兜 铃 内酞胺等 [ " ] 3 3 讨论 . 3 1 不 同粒径样 品 的结果 比较 样 品 的粒 径 大 小对 光 的漫 反射 强度有 很 大 的影 响 "一 般而 言 , 随样 品粒 径 的增加 , 其漫 反射 吸 光 度 增 加 ( 图 2 " 但 另 一方 面 , 随样 品粒径 的增 加 , ) 测 量光 谱 的重现 性变 差 , 测量 光谱 的波 动性 随粒 径 的增加 呈指 数形 式增 加 " 因此 , 在有 条件 对样 品进 行 处理 时 , 为获 得 良好 的光谱 重现 性 , 应 尽量 采用 粒 径 小 的样 品 ( 有 文 献 [ - 报 道样 品 的平 均粒 径 宜 .3
A : 积分球 采 集的细 粉近 红外 漫反射 光谱 图 , B : 积 分球采 集 的 粗粉 近 红外漫 反射 光谱 图 , C : 固体光 纤采集 的细 粉近红 外漫 反射光 谱 图
样 品从上 而下依 次为 : 关 木通 ( 样品 0 6 ! 川木通 ( 样 品 0 ) ! ) 1 三 叶木通 ( 样 品 2 ) 9
图 3 经预处理 的 3 种药材 的近红外漫反射 光谱 图
小于 10 0 林 ) "采 用 积分 球 采集 光谱 时, 测样 杯 匀 m
速 旋 转 , 经 过 64 次扫 描 后 得 到 的光 谱 图 反 映 了测 样 杯 中各 部位样 品的综合 信 息 , 较 好地 弥补 了样 品 粒 径 引起 的装样 不 均匀 " 图 4 显示 , 积 分球 漫反 射 采 样 的粗 粉 分 类 正确 率达 到 9 .5 % ( 细 粉 正确 率 4 9 7 9 .4 4 % ) , 由此 可见 , 积分 球采集 方式对 样 品粒 径 的要求 较低 "
.. 2 3 2 谱 段 的选择 近 红外光 谱 扫描 范 围为 4 00 0 一 1 00 0 cm 一 2 ., 包含 2 2 0 3 个数 据 点 , 信 息 量丰 富 , 如果 直接用 来 建模 , 则计 算量 大 ,
运算 复 杂 , 且还可 能影 响 结果 的准 确 性 " 考虑 到不 同组分 虽然 在某个 谱 区可 能重
9 36
中国医药工业杂志 ehi nese Jou alof Phar aeeu i n r m t eals20 一 42 (12) l,
川木通
试 " 比较 图 Z A 与 Z C 可 见 , 固 体 光 纤 测 得 的 近
; 戮那磁酥 贾豪翡象墓录霆 葵 豪琴氮垂 ; 象髻
红外光谱吸 收强度较 小, 可能是 由于通过光 纤的
远距离输 送近 红外光 谱信号有 所减弱 " 但 由图 4 可 以看 出 , 对 于 同样 的样 品集 , 固 体 光 纤 与 积 分 球 两种 光谱 采 集 方 式 的分类 正 确 率 相 当, 均 为
97. 4 % " 4
0" 蜂 应 乃2卜 斗一 0
0 刀0 0 4 通
关木通
-一十一下一一一
0 ,0 00 6
0 . 00 8 0 0 刀0 1 0 ,0 0 12 0 .00 14
3. 3
正确率: 9 .4 7 4 .
结 果表 明 , 近 红外光谱 法结 合 聚类分 析 可 以将
川木 通 ! 木 通 ( 三 叶木 通 ) 与关 木 通 区别 开 来 " 固
体光 纤 漫反 射 光谱 法 结合 聚类 分析 可 以用 于 木通 类 药材 , 尤 其 是关木 通 的快速 鉴别 "
川木通
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