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基于谱学技术鉴别4种龙胆科地格达类蒙药材
基于谱学技术鉴别4种龙胆科“地格达”类蒙药材
[摘要]为探讨谱学技术在龙胆科“地格达”类蒙药材鉴别中的应用,分别采用近红外光谱分析和差示扫描量热分析技术对4种龙胆科“地格达”类蒙药材进行研究,并对得到的特征图谱进行系统分析。
在近红外一维图谱4250~4400,5650~5800cm<sup>-1</sup>四者存在一定差异,在二阶导数图谱4100~4400,4401~4900,5400~5800cm<sup>-1</sup>四者呈现显著差异;并且四者的DSC曲线具有明显不同的拓扑图形、特征峰及峰顶温度。
通过近红外光谱分析和差示扫描量热分析2种谱学技术可实现4种龙胆科“地格达”类蒙药材的高效、准确鉴别,为龙胆科“地格达”类蒙药材的快速鉴别提供科学依据。
[关键词]“地格达”类蒙药;鉴别;近红外光谱分析;差示扫描量热分析
[收稿日期]2014-11-21
[基金项目]国家自然科学基金项目(81303306,81106504,81060372);国家“十二五”科技支撑计划项目(2012BAI28B02);内蒙古自治区高等学校“青年科技英才支持计划”项目(NJYT-13-B18);大学生创新创业训练计划项目(201410061159);内蒙古自治区高等学校科学研究项目(NJZY12222);中医药行业专项(201407003)
[通信作者]李?
F辉,教授,硕士生导师,E-mail:
li_minhui@
[作者简介]吕丽娟,讲师,E-mail:
lv_lijuan@
StudyonidentificationoffourkindsofGentianaceaeMongolian
medicineDigedawithspectroscopytechniques
LVLi-juan,GUOYong-hui,ZHAOYa-chan,ZHAODong-dong,LIMin-hui
(1.DepartmentofBasicScience,TianjinAgriculturalUniversity,Tianjin300384,China;
2.NationalResourceCenterforChineseMateriaMedica,ChinaAcademyofChineseMedicinalSciences,Beijing100700,China;
3.HebeiInstituteforDrugControl,Shijiazhuang050011,China;
4.BaotouMedicalCollege,Baotou014060,China)
[Abstract]TostudytheidentificationofGentianaceaeMongolianmedicineDigedawithspectroscopytechniques,nearinfraredspectroscopyanddifferentialscanningcalorimetrytechniqueswereappliedtostudyontheidentificationof4kindsofGentianaceaeMongolianmedicineDigeda,andcharacteristicspectrumsobtainedweresystematicallyanalyzed.InNIRstudy,thefourspeciesofDigedaexistsomedifferencesin4250-4400cm<sup>-1</sup>and5650-5800cm<sup>-1</sup>ofone-dimensionalspectra,andshowsignificantdifferencesin4100-4400cm<sup>-1</sup>,4401-4900cm<sup>-1</sup>and5400-5800cm<sup>-1</sup>ofthesecondderivativespectra.DSCcurvesofthempresentdistincttopologicalpattern,characteristicpeakandpeaktemperature.UsingnearinfraredspectroscopyanddifferentialscanningcalorimetryanalysiscanrealizeefficientandaccurateidentificationoffourkindsofMongolianmedicineDigeda,andprovidescientificbasisfortheefficientandaccurateidentificationofotherGentianaceaeMongolianmedicineDigeda.
[Keywords]MongolianmedicineDigeda;identification;nearinfraredspectroscopy;differentialscanningcalorimetry doi:
10.4268/cjcmm20150505
蒙医药学是蒙古族人民在长期医疗实践中探索、总结和发展起来的传统医学,它是以本民族传统医学为基础,吸收各民族医药精华而形成的一种具有蒙古族特点的民族医学,是我国医学的重要组成部分[1]。
然而,传统蒙药的鉴别方法存在对观察者经验要求高、主观性大、通用性差、特异性不强等缺陷,不利于规范化、标准化方法的建立和普及。
伴随物理学、生物学等相关学科的迅速发展,将许多新方法应用到蒙药鉴别中,从过去的以传统经验鉴别为主,逐步过渡到客观快速的鉴别方法上来,会大大促进蒙药鉴别的新发展。
新技术在蒙药研究中的应用与推广,必将有利于实现蒙药鉴定的客观化、规范化和标准化,对推动蒙药的现代化进程具有重要意义。
“地格达”类蒙药味苦,性寒,具有平息“协日”、清热、愈伤之功效,应用历史悠久,是蒙医常用药材[2]。
此类蒙药常在地格达?
苏木汤、西红花十六味散、肋柱花四味汤散、伊赫哈日十二味散、蒙花锚肝宁片等蒙药处方中使用,蒙医在临床上主要用于治疗黄疸型肝炎、肺炎、急性肠炎、胆囊炎、痢疾等[2-3],“地格达”类蒙药在蒙古游牧民族医疗健康事业中做出了巨大贡献,在蒙医药界处于非常重要的地位。
然而,由于内蒙古自治区地域辽阔,药用资源物种分布区域性差异明显,加之游牧民族生产过程中频繁徒迁而就地利用药用植物资源等诸多原因,使得蒙药材中同一品种的基原、名称、临床功效和应用等因地、因人而异的现象极为常见。
例如,蒙医常用的“地格达”类蒙药材,据文献调研和实际调查,发现在内蒙古地区作为此类蒙药材使用的植物多达7科30余种[4]。
龙胆科药用植物是“地格达”类蒙药材的主要来源之一,例如,肋柱花Lomatogoniumrotatum(L.)FriesexNym.又名哈毕日干-地格达、查干-特木尔-地格达,扁蕾Gentianopsisbarbata(Froel)Ma.又名特木尔-地格达、比勒楚图地格、扎格地格,花锚Haleniacorniculata(L.)Cornaz又名西依热-地格达,均为《中华人民共和国卫生部药品标准?
蒙药分册》与《内蒙古蒙药材标准》的收载品种[5];尖叶假龙胆Gentianellaacuta(Michx.)Hultén,又名吉斯-地格达、哲斯-地格达、桑地格,是龙胆科植物华南龙胆Gentianaloureirii(G.Don)Griseb.的代用品,在内蒙古地区也作为“地格达”类药材使用。
由于“地格达”类蒙药材基原极为复杂,加之不同地区市场流通、制药企业及医疗部门应用十分混乱,严重影响其临床疗效与用药安全,因此,高效、准确鉴别“地格达”类蒙药材意义重大。
但是,目前此方面的研究工作尚处于起步阶段,对“地格达”类蒙药材的鉴别尚沿用性状、显微、理化鉴别等方法,其中理化鉴别也仍是以薄层色谱法为主,而这些传统方法具有较大变异性,存在重复性差、稳定性差、主观性强等缺点[6-7]。
上述4种龙胆科“地格达”类蒙药材从外观上难以鉴别,其粉末特征也极为相似,传统的中药组织形态学和理化鉴别等方法在对其鉴别方面表现出明显的缺陷和不足。
因此,建立准确、可靠的方法鉴别龙胆科“地格达”类蒙药材,对确保该类蒙药材正本清源、保障其质量具有重要意义。
本文探讨了谱学技术在龙胆科“地格达”类蒙药材鉴别中的应用,对上述4种龙胆科“地格达”类蒙药材进行了近红外光谱分析和差示扫描量热分析研究,为该类蒙药的快速分析鉴别提供了科学依据。
1材料
ThermoIS50傅里叶变换红外光谱仪(美国热电公司);MettlerDSC1差示扫描量热仪,MettlerXS105DU分析天平(瑞士梅特勒-托利多公司)。
尖叶假龙胆、肋柱花?
p扁蕾?
p花锚样品经内蒙古科技大学包头医学院李?
F辉教授鉴定,详细信息见表1。
所有样品经除尘、干燥、研磨并过100目筛,制成细粉,作为试验用样品。
鉴于4种龙胆科“地格达”类蒙药材在内蒙古地区分布广泛,为使鉴别结果客观化、规范化和标准化,4种“地格达”类蒙药材试验样品分别采自内蒙古东部、中部及西部地区,并按照相同质量比混合而成。
2方法与结果
2.1近红外光谱分析以仪器内置背景为参比,扫描范围1万~4000cm<sup>-1</sup>,分辨率8cm<sup>-1</sup>,扫描次数32次。
样品量100mg,每个样品重复测定3次。
采用OMNIC操作软件进行图谱与数据分析。
所得样品的近红外一维图谱见图1。
结果显示,4种龙胆科“地格达”类蒙药材样品NIR一维图谱较为相似,这与它们来自近缘属种,含有同类成分(如酮、环烯醚萜、三萜皂苷等)有关。
同时,不难看出,4种样品一维图谱在局部波数存在特征峰差别,分析结果见表2。
为更好地分辨一维图谱中的重叠峰,获取更大信息量,对其进行导数处理,得到4000~6500cm<sup>-1</sup>的高分辨二阶导数谱,见图2。
结果显示,4种龙胆科“地格达”类蒙药材样品在NIR二阶导数图谱中表现出明显差异,分析结果见表3。
结果显示,4种龙胆科“地格达”类蒙药材具有不同的近红外光谱特征,其吸收峰拓扑图形、峰位与相对强度均存在一定差异,并且采用二阶导数谱分析更加突出了近红外光谱鉴别的特征性。
2.2差示扫描量热分析采用Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>坩埚,升温范围30~500℃,升温速率10℃?
min<sup>-1</sup>,炉体气氛为静态空气。
样品量1mg,每个样品重复测定3次。
采用STARe操作软件进行图谱与数据分析。
4种龙胆科“地格达”类蒙药材DSC曲线见图3。
结果显示,在4种龙胆科“地格达”类蒙药材DSC研究中,4种药材具有较为相似的拓扑图形,进一步证实来自近缘属种的蒙药材具有相似的化学组成;尖叶假龙胆与扁蕾的DSC曲线具有更为相近的拓扑图形、特征峰和峰顶温度,扁蕾的第二个放热特征峰(408.37℃)和唯一一个吸热特征峰(435.84℃)比尖叶假龙胆更为明显,同时扁蕾的放热特征峰峰顶温度(321.36,408.37,455.50℃)均比尖叶假龙胆(328.84,420.20,457.58℃)略低;肋柱花与花锚DSC曲线具有更为相近的拓扑图形,但二者具有不同特征峰和峰顶温度,花锚比肋柱花缺少1个吸热特征峰(440.51℃),同时花锚的放热峰峰顶温度(331.28,478.08℃)均比肋柱花(341.27,487.37℃)略低;4种药材吸热特征峰相比,扁蕾最明显,其次是尖叶假龙胆和肋柱花,而花锚没有,这说明4种药材所含化学成分在含量上存在差异。
3讨论
3.1评价NIR和DSC法对4种龙胆科“地格达”类蒙药材的快速鉴别能力首先,采用NIR法对4种龙胆科“地格达”类蒙药材进行谱学特征研究,并对其一维图谱和二阶导数图谱进行系统分析,可以成功鉴别4种药材。
在NIR一维谱中,4250~4400,5650~5800cm<sup>-1</sup>四者存在差异,在NIR二阶导数谱中,4100~4400,4401~4900,5400~5800cm<sup>-1</sup>四者呈现显著差异。
可见,二阶导数谱有助于提高分辨率、增强谱图的特征性、增大信息量,更好地分辨一维图谱中的重叠峰,使实验结果更加客观、准确。
近红外二阶导数光谱分析技术具有指纹性强、信息量大等特点,在蒙药材鉴定中具有广阔的应用前景。
DSC法利用同一物质具有相同的特征热谱图,而不同物质具有不同的特征热谱图,即有各自的拓扑图形和热量变化最高峰值,以实现物质的定性鉴别。
通过对4种龙胆科“地格达”类蒙药材进行DSC法研究,对DSC曲线中吸、放热峰的峰顶温度和拓扑图形进行分析,表明4种龙胆科“地格达”类蒙药材存在一定差异,揭示其在化学成分、含量、理化性质等方面必然存在差异,这也是其具有不同的特征热谱图的根源所在。
因此,可利用不同物种、相同物种真品与伪品、优品与劣品具有不同的热分析曲线来实现对其鉴别的目的,该法直观简便,可为蒙药鉴别提供新的思路和方向,有待进一步研究。
近红外光谱分析和差示扫描量热分析不需化学溶剂介入、重复性高,NIR法对试样测试前后不经破坏,属于无损伤的仪器分析范畴,对蒙药材的原态研究具有很好的作用;而DSC法所需试样微量化,DSC曲线更是易于解析。
笔者利用近红外光谱分析与差示扫描量热分析2种谱学技术具有制样简单、操作方便、测定快速、数据处理简单、能够反映药材整体特性的综合优势,实现了对龙胆科4种“地格达”类蒙药材的快速分析鉴别。
2种方法虽同属于谱学研究范畴,却又属于不同原理的方法,该方法的建立,为4种蒙药材的质量评价提供了可靠依据。
3.2基于谱学方法对蒙药材进行定量分析的思考在采用差示扫量热法对龙胆科4种“地格达”类蒙药材进行定性鉴别时,还证明在0.25~2mg,尖叶假龙胆样品量分别与不同特征峰焓变值呈现良好线性关系,相关系数介于0.9761~0.9958。
因此,在以后的工作中,可以考虑应用DSC法开展蒙药材定量分析的深入研究,从而为蒙药材的快速定量分析提供新思路。
3.3利用谱学手段鉴别“地格达”类蒙药材的意义新型交叉学科的发展为“地格达”类蒙药材鉴定的基础性研究提供了理论依据。
首次将谱学技术应用到龙胆科“地格达”类蒙药材的鉴别研究中,不但实现了传统蒙医药与现代科学技术的有机结合,也为蒙药的现代化研究提供了新方法和新思路,既继承了民族医药的特色与优势,又推动了其现代化发展的进程。
传统蒙药鉴别手段鉴别“地格达”类蒙药材存在一定不足,故本文采用谱学技术对“地格达”类同科4种蒙药材进行鉴别研究,结果表明,采用谱学技术可实现龙胆科4种“地格达”类蒙药材的高效、准确鉴别。
长期以来,蒙药材基原复杂、品种繁多、流通混乱等原因严重制约其应用和发展,谱学分析技术具有简单高效、实用性强、重复性好、准确度高等特点,可为蒙药材的正本清源提供强有力的技术保障,相信谱学技术必将在蒙药材鉴定和发展中发挥重要的作用,在蒙药品种鉴定乃至质量标准研究领域引领新的方向。
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[4]李虔全,周立社,郭兰萍,等.分子生药学在蒙药研究中的应用[J].中国中药杂志,2011,36(19):
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F辉,袁庆军,等.基于DNA条形码技术鉴别4种龙胆科“地格达”类蒙药基原植物[J].中国实验方剂学杂志,2012(10):
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[7]张春红,陈苏依勒,张娜,等.“地格达类”蒙药研究进展[J].中国中药杂志,2013,38(24):
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[责任编辑马超一]
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