中國現(xiàn)代中藥中藥研究中物理分析技術的應用 推薦本站優(yōu)秀期刊：《中國現(xiàn)代中藥》原名《中藥研究與信息》，1999年3月創(chuàng)刊，是國家中醫(yī)藥管理局主管，中國中藥協(xié)會、中國醫(yī)藥集團總公司、中國藥材公司主辦的國內(nèi)外公開發(fā)行的中藥行業(yè)綜合性科技期刊，月刊，2006年更名為《中國現(xiàn)代中藥》。

　　【摘要】 目的： 介紹物理分析技術在中藥分析和研究開發(fā)中的應用。方法： 運用X射線譜分析和原子光譜分析技術在中藥研究中的方法。結果： 認為這些方法可以用于中藥的分析鑒定。結論： 物理分析技術在中藥分析和鑒定領域具有廣闊的應用前景。

　　【關鍵詞】 中國現(xiàn)代中藥,物理,分析技術,中藥分析

　　在中藥分析和鑒定的研究中，主要是測定中藥的成份和含量。而中藥的物理性質(zhì)(參數(shù))是分析和鑒定中藥研究的基礎，因此，利用物理分析技術測定物性參數(shù)，是中藥研發(fā)的重要組成部分。對于醫(yī)學院校的學生了解這方面的知識是很有必要的，現(xiàn)就這方面的應用的原理和方法[1]列舉兩例加以綜述。

　　1 X射線譜對中藥的研究

　　X射線作為光波在同物質(zhì)相互作用時可以產(chǎn)生折射、反射、衍射、吸收、偏振和受激輻射等物理效應，其中以X射線作光源輻照樣品時產(chǎn)生的衍射效應即構成X射線衍射分析;若以X射線作激發(fā)源使樣品受激輻射產(chǎn)生的二次X熒光，此即X熒光分析。下面我們主要介紹X射線衍射分析。

　　X射線衍射分析所用的光源就是某些元素的特征X射線，常用的元素是Cr、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、W等，即衍射儀中X光管的靶金屬，當這些金屬受到電子轟擊時即產(chǎn)生波長非常穩(wěn)定且具有良好單色性的X射線，其波長數(shù)據(jù)可在元素的若干較強的特征X射線波長表中查到，這種單色X射線就是這些元素的特征X射線。X射線照射晶體時發(fā)生的衍射效應遵守布拉格定律，即

　　2dsinθ=nλ

　　為便于理解，常把晶體衍射同反射光的干涉等效看待，故以反射干涉處理晶體衍射的方法廣為采用。上式中的d是面網(wǎng)間距(?)，θ是入射角或掠角(°)，n是“反射”的級次。顯然，λ為已知，測出θ角即可求出d值，由d值即可鑒定中藥。

　　1.1 粉末X射線衍射分析法

　　該方法是中藥研究中常用的方法。所謂粉末，是指把樣品研磨成粒度約2μm的粉狀體以供衍射分析。這樣細的粉末在1mg樣品中約有五千萬個晶粒，若樣品取100mg，則大約有50億個晶粒，如此多的晶粒在空間上是任意排列的，故從統(tǒng)計學的觀點來看任一晶面(hkl)均可在空間的任意取向上出現(xiàn)。當一束單色X射線照射樣品時總會有許多晶面面網(wǎng)符合布拉格定律而發(fā)生衍射，注意，衍射線方向同入射線方向的夾角是入射角的兩倍，即2θ。若用一支帶測角儀的檢測器以入射線同樣品的交點為中心旋轉(zhuǎn)，則可接收一系列的(hkl)衍射線并可同時測出其衍射角θ和2θ。由θ即計算d值而鑒定中藥，這即是用粉末衍射法鑒定中藥的原理。

　　例如王鋼力等[2]應用粉末X射線衍射分析技術，對中藥材肉桂、與川桂、少花桂及其偽品三鉆風等10個樣品進行鑒定，分析結果表明：10個樣品各自具有表現(xiàn)其化學成分總體特征的衍射圖譜，并構成衍射模糊圖形(定性)與特征標記峰(定量)和圖譜特征。被測肉桂樣品具有4類衍射拓撲圖形，表示了產(chǎn)地、來源的差異，衍射特征標記峰的相同程度反映了所含化學成分的一致性。根據(jù)這些特征達到在衍射空間對中藥材肉桂及其偽品進行鑒定的目的。

　　圖1 NaCl的衍射譜

　　1.2 衍射譜(衍射曲線)

　　典型的衍射譜如圖1所示。橫坐標是2θ，縱坐標是相對衍射強度，符號為I，它是以樣品中最強(最高)的衍射峰為100來計算的。每個衍射峰上可標注(hkl)和d值。在取得衍射曲線后即可進行線形分析，包括：

　　1.2.1 去除本底，突出有用線形 當衍射峰比較尖銳時，只要作峰兩側(cè)線形根部平緩區(qū)的連線即可;若線形復雜，則需用標準物質(zhì)作參考。這一分析又叫確背景線或基線。

　　1.2.2 確定峰位和求2θ 一般用圖解法，如圖2所示，先找出峰的最高點(B)、峰側(cè)邊延長線的交點(A)或峰半高處弦長之中點(C)，這3點中任一點上橫坐標的垂線所對應的2θ即所求之2θ值。譜線越對稱，則3種方法所求的2θ越相近，目前多由計算機用曲線擬合法和重心法求2θ，然后自動輸出。

　　圖2 圖解法確定2θ

　　1.2.3 求衍射強度 常用峰高法求衍射強度，參見圖1和圖2，將圖上最高衍射峰定為主峰并令其為100，其余按峰高比例定相對強度。目前多用計算機按積分法求衍射強度值。

　　2 原子光譜分析在中藥研究中的應用

　　中藥樣品處在2000~6000K的溫度下原子受熱能激發(fā)其外層電子躍遷所產(chǎn)生的光譜統(tǒng)稱為原子光譜，波長范圍大約為10nm至3000nm或更大，覆蓋紫外、可見、紅外3個光譜區(qū)。根據(jù)量子力學，原子光譜遵守下列規(guī)律：

　　1 λ=Z2R∞(1 n2J -1 n2K)

　　式中Z是原子序數(shù)，R∞是里德伯常數(shù)，nJ、 nK是對應J、K能級的主量子數(shù)，并且J表示初態(tài)，K表示末態(tài)。顯然每種元素的原子光譜都有自己的特征光譜。當我們測知特征光譜后就可知道相應的元素名稱，這是原子光譜分析的基本依據(jù)。

　　在原子光譜分析中，由光源和中藥樣品的關系不同而構成了原子發(fā)射光譜分析、原子吸收光譜分析和原子熒光光譜分析。3種原子光譜分析記錄方法是相同的，即均是通過分光鏡將光譜色散，經(jīng)檢測器轉(zhuǎn)變成電信號送入記錄儀繪出光譜曲線。3種原子光譜的產(chǎn)生和分析模式綜合對比如圖3。下面分別介紹這3種分析方法。

　　2.1 原子發(fā)射光譜分析

　　該分析方法是將中藥樣品放置在乙炔火焰、電弧、電火花或等離子光源(ICP)中在2000~6500K的高溫下直接氣化成原子狀態(tài)并同時激發(fā)中藥樣品產(chǎn)生光輻射。中藥樣品同光源重疊或一致。用各元素的特征輻射譜線作元素定性分析，用輻射強度(光譜峰高或照相底片的感光度)作定量分析。發(fā)射光譜測定的元素范圍如下表所示。原子發(fā)射光譜分析是一種半定量分析法，其中等離子源光譜分析精度較高，適宜于稀土元素的分析。發(fā)射光譜分析法的特點是速度快，用樣少(幾毫克至幾十毫克)，分析的元素多，故應用廣泛。

　　2.2 原子吸收光譜分析

　　原子吸收光譜分析其光源是一種空心陰極燈，由各種元素制成或?qū)⒏鞣N元素襯敷在內(nèi)壁，一種元素一個燈(單元素燈)，或兩三種元素合做一個燈內(nèi)(多元素燈)。當通電后空心陰極即會受激發(fā)而輻射出某一選定元素的特征光譜供分析。中藥樣品原子化方法常用丙烷、乙炔火焰，溫度為2200~3200K，也可用通以大電流的石墨管(石墨爐)，溫度為1800~3400K且可調(diào)。由圖3可知，原子吸收光譜分析時光源和原子化中藥樣品是分離的，兩者放在同一軸線上，空心陰極燈中的元素應同待測元素同名，若出現(xiàn)同名吸收，即由燈的元素定待測元素。吸收峰的高低即吸收強度與元素含量成正比，并以此可作定量分析。此方法同發(fā)射光譜分析法比較，原子吸收光譜分析方法的靈敏度更高，精確度也高，共存元素干擾少，分析的元素多，特別適合于稀土元素分析以及易電離、易揮發(fā)和難電離、難揮發(fā)的元素。其特點是分析速度快，成本低。缺點是元素燈較難備齊，無燈無法分析。

　　紫外分光光度法對中藥的分析就是原子吸收光譜分析法。它是通過可見-紫外分光光度計，產(chǎn)生可見光，紫外線照射某些不同物質(zhì)，不同濃度的吸收光譜不同，可獲得不同吸收光譜的曲線，其波長在10nm~760nm之間，同時它們的吸收峰數(shù)值與濃度成正比關系，只要選定一定波長的光測定溶液的吸收度，由朗伯-比爾定律即可求出溶液的濃度和物質(zhì)含量，不僅能鑒別物質(zhì)及測定物質(zhì)含量，而且能和其他方法配合，研究物質(zhì)的組成。

　　2.2.1 對中藥定性分析方法及應用 采用紫外分光光度法，對一些中藥材進行真?zhèn)舞b別，簡便易行可靠性高，重現(xiàn)性好。如周有華等[3]用這種方法比較光譜的一致性，研究了羚羊角粉及其骨角塞粉在乙醇浸出物的紫外吸收光譜。實驗表明它們的圖譜是有明顯差別的。賽加羚羊角分別在203nm和207nm波長處有最大吸收峰，在208nm~217nm處有4個小峰，在207nm處有一較寬較高的平坦峰。而骨角塞僅在210nm和215nm處有一最大吸收峰，在217nm處有一小峰。兩種物質(zhì)的吸收曲線區(qū)別顯著，可以達到區(qū)別賽加羚羊角和骨角塞的目的。

　　2.2.2 對中藥定量分析方法及應用 可利用紫外分光光度計法對中藥相關成分進行定量測定。如劉志才等[4]用島津UV-210紫外分光光度計對苦參中苦參總堿的含量進行了測定。結果表明，苦參總堿的光譜在200nm處有最大吸收，并且吸收值與苦參總堿的含量在3.285～16.426μg/ml的范圍內(nèi)有良好的線性關系，r=0.9999，其平均回收率為103.2%，RSD=0.3%。從分析的精度，樣品的穩(wěn)定性，濃度與吸收值之間的線性關系及回收率來看，紫外分光光度法測定苦參中苦參總堿的含量是一個切實可行的分析方法。我院正在利用這種方法測定貴州不同產(chǎn)地的中藥淫羊藿的總黃酮含量，這對開發(fā)貴州中草藥具有積極的作用。

　　2.3 原子熒光光譜分析

　　原子熒光光譜分析可以看作是原子吸收光譜和發(fā)射光譜兩種分析方法的結合，如圖3所示，元素燈置中藥樣品下方，光源垂向通過原子化樣品激發(fā)原子熒光光譜后射向上方，記錄儀僅記錄的是二次發(fā)射光譜(熒光譜)，因此，靈敏度更高，干擾亦小，適合于多種元素分析。

　　在實際工作中應該根據(jù)元素的光譜化學性質(zhì)，正確選擇適宜的分析方法。

　　總之，物理分析技術在中藥的分析和鑒定研究中已有廣泛的應用。而對中藥的物理研究是一項綜合性的研究工作，它包括實驗的原理、實驗方法及手段的研究，中藥的物性參數(shù)的分析測試以及研究中藥物性參數(shù)之間的相互關系及其應用等方面。這就要求從事中藥研究工作的人員除必須具有較高的科學實驗操作水平外，還必須有堅實的物理理論基礎和藥學方面的專業(yè)知識。這對當今的醫(yī)藥院校的學生提出了更高的要求。現(xiàn)代高科技的儀器和分析技術，在中藥的研究和開發(fā)中具有廣闊的應用前景。

　　【參考文獻】

　　1 劉岫峰.沉積巖實驗室研究方法.第1版.北京：地質(zhì)出版社，1991.

　　2 王鋼力，田金改，林瑞超.X射線衍射分析法在中藥分析中的應用.中國中藥雜志，1999，24(7)：387~389.

　　3 周有華，王振忠.羚羊角及其骨角塞紫外光鑒別.基層中藥雜志，1996，18(1)：15.

　　4 劉志才，畢鴻亮.應用紫外分光光度法測定苦參總堿的含量.黑龍江醫(yī)藥，2001，14(3)：174.