中國(guó)現(xiàn)代中藥中藥研究中物理分析技術(shù)的應(yīng)用 推薦本站優(yōu)秀期刊：《中國(guó)現(xiàn)代中藥》原名《中藥研究與信息》，1999年3月創(chuàng)刊，是國(guó)家中醫(yī)藥管理局主管，中國(guó)中藥協(xié)會(huì)、中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)總公司、中國(guó)藥材公司主辦的國(guó)內(nèi)外公開(kāi)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(guó)現(xiàn)代中藥》。

　　【摘要】 目的： 介紹物理分析技術(shù)在中藥分析和研究開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用。方法： 運(yùn)用X射線(xiàn)譜分析和原子光譜分析技術(shù)在中藥研究中的方法。結(jié)果： 認(rèn)為這些方法可以用于中藥的分析鑒定。結(jié)論： 物理分析技術(shù)在中藥分析和鑒定領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　【關(guān)鍵詞】 中國(guó)現(xiàn)代中藥,物理,分析技術(shù),中藥分析

　　在中藥分析和鑒定的研究中，主要是測(cè)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(chǔ)，因此，利用物理分析技術(shù)測(cè)定物性參數(shù)，是中藥研發(fā)的重要組成部分。對(duì)于醫(yī)學(xué)院校的學(xué)生了解這方面的知識(shí)是很有必要的，現(xiàn)就這方面的應(yīng)用的原理和方法[1]列舉兩例加以綜述。

　　1 X射線(xiàn)譜對(duì)中藥的研究

　　X射線(xiàn)作為光波在同物質(zhì)相互作用時(shí)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(yīng)，其中以X射線(xiàn)作光源輻照樣品時(shí)產(chǎn)生的衍射效應(yīng)即構(gòu)成X射線(xiàn)衍射分析;若以X射線(xiàn)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(xiàn)衍射分析。

　　X射線(xiàn)衍射分析所用的光源就是某些元素的特征X射線(xiàn)，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(dāng)這些金屬受到電子轟擊時(shí)即產(chǎn)生波長(zhǎng)非常穩(wěn)定且具有良好單色性的X射線(xiàn)，其波長(zhǎng)數(shù)據(jù)可在元素的若干較強(qiáng)的特征X射線(xiàn)波長(zhǎng)表中查到，這種單色X射線(xiàn)就是這些元素的特征X射線(xiàn)。X射線(xiàn)照射晶體時(shí)發(fā)生的衍射效應(yīng)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(jí)次。顯然，λ為已知，測(cè)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(xiàn)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(xì)的粉末在1mg樣品中約有五千萬(wàn)個(gè)晶粒，若樣品取100mg，則大約有50億個(gè)晶粒，如此多的晶粒在空間上是任意排列的，故從統(tǒng)計(jì)學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看任一晶面(hkl)均可在空間的任意取向上出現(xiàn)。當(dāng)一束單色X射線(xiàn)照射樣品時(shí)總會(huì)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(xiàn)方向同入射線(xiàn)方向的夾角是入射角的兩倍，即2θ。若用一支帶測(cè)角儀的檢測(cè)器以入射線(xiàn)同樣品的交點(diǎn)為中心旋轉(zhuǎn)，則可接收一系列的(hkl)衍射線(xiàn)并可同時(shí)測(cè)出其衍射角θ和2θ。由θ即計(jì)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(yīng)用粉末X射線(xiàn)衍射分析技術(shù)，對(duì)中藥材肉桂、與川桂、少花桂及其偽品三鉆風(fēng)等10個(gè)樣品進(jìn)行鑒定，分析結(jié)果表明：10個(gè)樣品各自具有表現(xiàn)其化學(xué)成分總體特征的衍射圖譜，并構(gòu)成衍射模糊圖形(定性)與特征標(biāo)記峰(定量)和圖譜特征。被測(cè)肉桂樣品具有4類(lèi)衍射拓?fù)鋱D形，表示了產(chǎn)地、來(lái)源的差異，衍射特征標(biāo)記峰的相同程度反映了所含化學(xué)成分的一致性。根據(jù)這些特征達(dá)到在衍射空間對(duì)中藥材肉桂及其偽品進(jìn)行鑒定的目的。

　　圖1 NaCl的衍射譜

　　1.2 衍射譜(衍射曲線(xiàn))

　　典型的衍射譜如圖1所示。橫坐標(biāo)是2θ，縱坐標(biāo)是相對(duì)衍射強(qiáng)度，符號(hào)為I，它是以樣品中最強(qiáng)(最高)的衍射峰為100來(lái)計(jì)算的。每個(gè)衍射峰上可標(biāo)注(hkl)和d值。在取得衍射曲線(xiàn)后即可進(jìn)行線(xiàn)形分析，包括：

　　1.2.1 去除本底，突出有用線(xiàn)形 當(dāng)衍射峰比較尖銳時(shí)，只要作峰兩側(cè)線(xiàn)形根部平緩區(qū)的連線(xiàn)即可;若線(xiàn)形復(fù)雜，則需用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作參考。這一分析又叫確背景線(xiàn)或基線(xiàn)。

　　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(diǎn)(B)、峰側(cè)邊延長(zhǎng)線(xiàn)的交點(diǎn)(A)或峰半高處弦長(zhǎng)之中點(diǎn)(C)，這3點(diǎn)中任一點(diǎn)上橫坐標(biāo)的垂線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的2θ即所求之2θ值。譜線(xiàn)越對(duì)稱(chēng)，則3種方法所求的2θ越相近，目前多由計(jì)算機(jī)用曲線(xiàn)擬合法和重心法求2θ，然后自動(dòng)輸出。

　　圖2 圖解法確定2θ

　　1.2.3 求衍射強(qiáng)度 常用峰高法求衍射強(qiáng)度，參見(jiàn)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(duì)強(qiáng)度。目前多用計(jì)算機(jī)按積分法求衍射強(qiáng)度值。

　　2 原子光譜分析在中藥研究中的應(yīng)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(chēng)為原子光譜，波長(zhǎng)范圍大約為10nm至3000nm或更大，覆蓋紫外、可見(jiàn)、紅外3個(gè)光譜區(qū)。根據(jù)量子力學(xué)，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(duì)應(yīng)J、K能級(jí)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(dāng)我們測(cè)知特征光譜后就可知道相應(yīng)的元素名稱(chēng)，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(guān)系不同而構(gòu)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(guò)分光鏡將光譜色散，經(jīng)檢測(cè)器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)送入記錄儀繪出光譜曲線(xiàn)。3種原子光譜的產(chǎn)生和分析模式綜合對(duì)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(shí)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(xiàn)作元素定性分析，用輻射強(qiáng)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(cè)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(diǎn)是速度快，用樣少(幾毫克至幾十毫克)，分析的元素多，故應(yīng)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(gè)燈(單元素?zé)?，或兩三種元素合做一個(gè)燈內(nèi)(多元素?zé)?。當(dāng)通電后空心陰極即會(huì)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(shí)光源和原子化中藥樣品是分離的，兩者放在同一軸線(xiàn)上，空心陰極燈中的元素應(yīng)同待測(cè)元素同名，若出現(xiàn)同名吸收，即由燈的元素定待測(cè)元素。吸收峰的高低即吸收強(qiáng)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(diǎn)是分析速度快，成本低。缺點(diǎn)是元素?zé)糨^難備齊，無(wú)燈無(wú)法分析。

　　紫外分光光度法對(duì)中藥的分析就是原子吸收光譜分析法。它是通過(guò)可見(jiàn)-紫外分光光度計(jì)，產(chǎn)生可見(jiàn)光，紫外線(xiàn)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(xiàn)，其波長(zhǎng)在10nm~760nm之間，同時(shí)它們的吸收峰數(shù)值與濃度成正比關(guān)系，只要選定一定波長(zhǎng)的光測(cè)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(cè)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(duì)中藥定性分析方法及應(yīng)用 采用紫外分光光度法，對(duì)一些中藥材進(jìn)行真?zhèn)舞b別，簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)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(zhǎng)處有最大吸收峰，在208nm~217nm處有4個(gè)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(xiàn)區(qū)別顯著，可以達(dá)到區(qū)別賽加羚羊角和骨角塞的目的。

　　2.2.2 對(duì)中藥定量分析方法及應(yīng)用 可利用紫外分光光度計(jì)法對(duì)中藥相關(guān)成分進(jìn)行定量測(cè)定。如劉志才等[4]用島津UV-210紫外分光光度計(jì)對(duì)苦參中苦參總堿的含量進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)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(xiàn)性關(guān)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(xiàn)性關(guān)系及回收率來(lái)看，紫外分光光度法測(cè)定苦參中苦參總堿的含量是一個(gè)切實(shí)可行的分析方法。我院正在利用這種方法測(cè)定貴州不同產(chǎn)地的中藥淫羊藿的總黃酮含量，這對(duì)開(kāi)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(jié)合，如圖3所示，元素?zé)糁弥兴帢悠废路剑�光源垂向通過(guò)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(shí)際工作中應(yīng)該根據(jù)元素的光譜化學(xué)性質(zhì)，正確選擇適宜的分析方法。

　　總之，物理分析技術(shù)在中藥的分析和鑒定研究中已有廣泛的應(yīng)用。而對(duì)中藥的物理研究是一項(xiàng)綜合性的研究工作，它包括實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)方法及手段的研究，中藥的物性參數(shù)的分析測(cè)試以及研究中藥物性參數(shù)之間的相互關(guān)系及其應(yīng)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(xué)實(shí)驗(yàn)操作水平外，還必須有堅(jiān)實(shí)的物理理論基礎(chǔ)和藥學(xué)方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。這對(duì)當(dāng)今的醫(yī)藥院校的學(xué)生提出了更高的要求。現(xiàn)代高科技的儀器和分析技術(shù)，在中藥的研究和開(kāi)發(fā)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　【參考文獻(xiàn)】

　　1 劉岫峰.沉積巖實(shí)驗(yàn)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(xiàn)衍射分析法在中藥分析中的應(yīng)用.中國(guó)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(yīng)用紫外分光光度法測(cè)定苦參總堿的含量.黑龍江醫(yī)藥，2001，14(3)：174.