專利名稱：一種中藥材內在化學組分的測定方法
技術領域：
本發明涉及一種測定常用中藥材和飲片及其航天誘變育種藥用植物全 部化學組分的方法，特別是能從整體上對被檢中藥材的內在化學組分(晶 體物質、非晶體化合物組分及多種礦質元素)特征進行測定及表征。
背景技術：
隨著21世紀的到來，中國加入WTO為中醫藥進入國際市場提供了新的 契機。國際醫藥產業競爭的日益激烈，國際經濟一體化對傳統中藥產業提 出了現代化、國際化的要求，我國中藥產業面臨嚴峻挑戰。對中藥的要求 "安全、有效、穩定、可控"四性，己經成為國際共識。在中藥質控方法 的探索中采用多種現代檢測手段，對中藥進行客觀全面地評價，使中藥質 量標準為國際社會廣泛接受，為中藥產業和國際接軌奠定了基礎。目前薄 層色譜、高效液相色譜、氣相色譜、紫外光譜、紅外光譜等已得到普遍使
用。新的分析技術也不斷發展，主要包括色譜法，波譜法，光譜法，X
射線衍射技術以及國內外同行已經形成共識的多種指紋圖譜法。
要保證中藥制劑的質量均一，應從源頭上首先對中藥材的內在化學組 分進行質量控制。而目前執行中的中藥材鑒別方法多數都不能客觀地反映 其全部內在化學組分特征，已嚴重阻礙中藥現代化和國際化的發展進程。 必需進一步探索和建立方便快捷、再現性好，又易于為世界同行接受的測 定和表征中藥材內在化學組分的新方法。
鑒于藥用植物是由多種化學組分構成的復雜組分體系(多數中藥材主 要含有多種非晶體化合物、晶體物質及多種礦質元素組分)，以及至今很多 中藥材的有效組(成)分不是很清楚的實際情況，還考慮到藥用植物航天 誘變育種變異幅度大的特點，若單獨采用已有的某單一方法對內在化學組 分進行測定和表征，僅能反映被檢中藥材復雜組分體系中某些組分的信息，
如利用傅立葉變換紅外光譜法(FTIR)所反映的是中藥材中分子振動時偶 極矩的信息，較適于對藥材中的非晶體化合物組分的測定和表征;粉末X射 線衍射技術(PXRD)能反映中藥材中原子排列的的信息，可以測定晶體物質與非晶體化合物的比例，特別適于對其中的晶體組分的測定和表征；而X 射線熒光光譜法(XRF)可同時測定多種元素的種類和含量，可見各自單獨 應用時，其測定結果顯然存在片面性，即有失全面和客觀性。正在探索中 的眾多中藥質量控制技術一中藥指紋圖譜，則大多數都需要對樣品進行復 雜的前處理，其測定結果顯然失去了藥材的整體性特征，可見每一種方法 均各有利弊，單獨應用都不能客觀地、方便快捷地從整體上全面測定和表 征中藥材內在化學組分。
發明內容
為了克服現有分析技術單獨應用所存在的片面性，簡化樣品測定前的 復雜處理過程等諸多不足，本發明提供一種中藥材內在化學組分的測定方 法。該發明適用于GAP種植的中藥材的遺傳穩定性評價和一切可以制備成 粉末樣品的中藥材及其二次開發出來的中藥產品的內在化學組分的測定和 表征。此外，也適合于航天誘變育種對藥用植物內在化學組分影響的研究 和對其遺傳穩定性的考査，以及對易混淆藥材、偽品藥材(無論是否切片 或磨粉，由于主組分與真品不同)的鑒別，這將為今后對中藥材內在化學 組分的測定、表征和鑒別提供得力的手段。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是這種中藥材內在化學組
分的測定方法包括以下步驟
a. 用FTIR對中藥材非晶體化合物組分中分子振動時偶極矩的測定 先將被檢中藥材樣品粉碎并過180-200目篩，于70-80。C下烘干20-24小
時，取粉末樣品與溴化鉀粉末按l: IOO比例進行研磨混合均勻壓片，將該 片狀樣品放入傅立葉變換紅外光譜儀的樣品架中，采集透射樣品的吸收數 據。光譜分辨率4cm—i，掃描累加16次，測量范圍4000 400 cm—1。經數據 軟件處理得到傅立葉變換紅外光譜圖。
b. 用PXRD對中藥材晶體物質組分的測定
將上述粉末樣品裝入專用樣品架內，再放入X射線衍射儀的樣品臺；X 射線掃描方式為對稱耦合掃描模式，CuKa輻射，選擇工作電壓40千伏，工 作電流100毫安。用5-10 um的Si粉做標樣校正衍射儀測量角度的誤差， 測角儀2e角的誤差不大于o.or ， 2 0掃描范圍為5。 -60° ，掃描速度3。min—]，步長0.02° ，收集衍射數據，經數據軟件處理得到被測樣品的X射線 衍射圖譜。
c. 用XRF對中藥材進行元素及含量的測定
稱取被檢樣品粉末2-4克置于制樣機模具中，用硼酸鑲邊墊底，在35-40 噸壓力下制成內徑32毫米，外徑40毫米的樣片并放入X射線熒光光譜儀 樣品盒中，選擇恰當的測定參數(30千伏，80毫安和50千伏，50毫安)， 采集被檢樣品數據；經數據軟件處理得到被檢樣品所含元素種類和含量的 半定量數據。可以測定原子序數大于11的所有元素，含量范圍為90-0.01%， 靈敏度高達10—8克；
d. 被檢中藥材內在化學組分的表征
(1) 對非晶體化合物組分的表征中藥材的化學組分主要可分為非晶 體化合物組分、晶體物質組分以及多種元素等。由步驟一主要是得到被檢 中藥材的非晶體化合物組分中分子振動時偶極矩的信息，可以表征其中的 非晶體化合物組分，也可以借助于被測樣品的已知化學組分或活性組分及 含量的參考資料，以及如何分析FTIR譜的參考資料，先將指紋區各吸收峰 進行歸屬，繼而判斷FTIR譜圖中指紋區每個吸收峰是源于何種組分的貢獻， 就可以得到被檢樣品中所含的主要為非晶體化合物組分定性分析結果。如 果被檢中藥材中的某種有效組分已明確，用該組分的標準品可以對這一組 分進行定量測定。
(2) 對晶體物質組分的表征針對部分中藥材中存在晶體物質的情況， 而步驟a不適于對被檢中藥材晶體物質組分的測定，必須采用步驟b才能對 被檢中藥材的組分有更客觀的了解，由步驟b可以從物相組成，晶體結構的 角度出發，揭示宏觀性質與微觀結構的關系。能夠簡單快捷地得到被檢中 藥材的X射線衍射圖譜，若圖譜中僅有彌散峰表明被檢樣品中只含非晶體物 質組分。如果在彌散峰之上疊加有若干個銳衍射峰，則表明被檢樣品中既 含有非晶體物質組分還含有部分晶體物質組分，對這類衍射圖譜，可以進 一步對其中的銳衍射峰進行相分析(就能知道各元素所處的化合狀態)、相 含量及晶粒尺寸的計算，由此而得到被檢中藥材所含的晶體物質的名稱、 晶體類型、晶體結構參數、晶體物質組分的含量和晶粒尺寸的結果。可見，步驟b是對步驟a的補充，可以使其測定、表征和分析結果比僅用步驟a拓寬 了較大的范圍。
(3)對元素種類和含量的表征中藥材所含的微量元素對生命、健康 及療效具有重要作用，已被認為是中藥的重要有效組分之一。從步驟c可得 到被檢中藥材中原子序數大于ll的所有元素的種類和含量的半定量測定結 果，據此可以作出每一種被檢中藥材所特有的元素特征圖譜。如果元素全 部以單質形式存在，據此可以對直接易于人體吸收的元素含量有初步了解。
由于中藥材中許多元素并不是以單質的形式存在于藥材中，而主要是 以復雜的非晶體化合物組分和晶體物質形式存在，因而上述驟中a、 b、 c必 須同時應用，三者缺一不可，只有這樣才能較客觀、全面的完成對被檢藥 材全部內在化學組分測定和表征，由此而得到的3幅圖譜共同構成每種被檢 中藥材全部內在化學組分的表征圖譜。它們均具有制樣簡單、測定速度快、 再現性和客觀性好，易于被世界同行所接受的特點。
本發明的有益效果是本發明適合于對GAP種植的中藥材和其它中藥 材及其飲片內在化學組分的測定和表征以及用于區別不同產地同一種中藥 材特征的表征，從而可以確保證原料中藥材質量的可控和均一，這對于穩 定二次加工產品的質量而言是至關重要的；本發明也可以用于二次開發研 究出來的中藥(限于能研成粉末的產品)申請專利時對其產品內在化學物 質基礎特征的描述、表征、闡述及指標組分保護方面。因此，可以解決目 前阻礙中藥進入國際市場的難題一一如何把二次開發研究出來的中藥組分 用現代通用的科學方式表達出來的這一技術難題。若本發明得以實施，將 盡快扭轉和改變目前因中藥組分難以被鑒定，難以進入國際市場，中藥正 在大份額丟失在國際上的注冊專利的不利局面；同時還能用于名貴中藥材 的偽制、假冒、摻偽的鑒別，預期可以帶來不可估量的社會效益和經濟效 益。更適合于對變異幅度大的航天誘變育種藥用植物內在化學組分的測定 和用于考查其遺傳穩定性，為探索航天誘變育種中藥材內在化學組分變化 規律和篩選優質太空藥用植物有益突變體種子提供基礎數據，對空間技術 應用于藥用植物育種的研究起到積極的推動作用。
本發明為今后對中藥材內在化學組分的測定、表征及鑒別提供了一個更加科學合理的手段，將對中藥進行客觀全面地評價，使中藥質量標準為 國際社會廣泛接受，為中藥產業和國際接軌奠定基礎。
如果在本方法的基礎上再深入開展譜一效關系的研究，預期藥效物質 基礎特征與藥效之間的關系將會很快被客觀的描述和揭示。若加強、、譜效 學〃研究，最終會發展成為具有扎實理論基礎、能體現療效的中藥藥效組分 指紋圖譜中的重要組成部分。
圖1是中藥知母的傅立葉變換紅外光譜圖2是中藥射干的傅立葉變換紅外光譜圖3是中藥桔梗傅立葉變換紅外光譜圖4是中藥防風的傅立葉變換紅外光譜圖5是中藥知母的X射線衍射圖譜；
圖6是中藥射干的X射線衍射圖譜；
圖7是中藥桔梗的X射線衍射圖譜；
圖8是中藥防風的X射線衍射圖譜；
圖9是中藥知母的元素圖譜；
圖IO是中藥射干的元素圖譜；
圖ll是中藥桔梗的元素圖譜；
圖12是中藥防風的元素圖譜；
圖13 (a)是中藥知母傅立葉變換紅外光譜圖13 (b)是中藥知母X射線衍射圖譜；
圖13 (c)是中藥知母元素圖譜；
圖14 (a)是中藥射干傅立葉變換紅外光譜圖14 (b)是中藥射干X射線衍射圖譜；
圖14 (C)是中藥射干元素圖譜；
圖15 (a)是中藥桔梗傅立葉變換紅外光譜圖15 (b)是中藥桔梗X射線衍射圖譜；
圖15 (C)是中藥桔梗元素圖譜；
圖16 (a)是中藥防風傅立葉變換紅外光譜圖；圖16 (b)是中藥防風X射線衍射圖譜； 圖16 (C)是中藥防風元素圖譜。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明進一步說明。
用本方法對河北省安國市科葳育種基地種植的知母(Anemarrhena asphodeloides Bge.)、身寸干[Belamcanda chinensis(L.)DC.]、桔梗[Platycodon grandiflorum (Jacq.)DC,]、卩方風[Saposhnikovia divaricata (Turcz.) Schischk.]四
種中藥材內在化學組分的測定和表征。
l.用FTIR對上述四種藥材中非晶體化合物組分中分子振動時偶極矩的測定。
1. l先將各被檢的中藥材樣品分別依次粉碎并過200目篩，在80°(:下烘 干24小時。
1. 2依次取上述各中藥材粉末樣品與溴化鉀粉末按大約1: IOO比例進行 研磨混合均勻壓片，將該片狀樣品放入德國Bruker公司的傅里葉變換紅 外/拉曼E55+FRA106型光譜儀的樣品架中，逐一采集各樣品的透射吸收數 據。光譜分辨率4cm—、掃描累加16次，測量范圍4000-400 cm—、經數據軟 件處理后得到四種中藥材的傅立葉變換紅外光譜圖，分別見圖l-4。
2. 用PXRD對被檢中藥材樣品晶體物質的測定
2. l將上述四種被檢的粉末樣品分別裝入4個專用樣品架中，逐一放入 日本理學D/max-2500Pc型X射線衍射儀的樣品臺上；
2.2X射線掃描方式為對稱耦合掃描模式。CuK。輻射，選擇工作電壓40 千伏，工作電流100毫安。用IO um的Si粉做標樣校正衍射儀測量角度的
誤差，測角儀2e角的誤差不大于o.or ， 2e掃描范圍為5。 -60° ，掃描
速度3° min—、步長O. 02° ;
2. 3依次收集各樣品的衍射數據，經數據軟件處理后得到四種中藥材的 X射線衍射圖譜，分別見圖5-8。
3. 用XRF對被檢中藥材樣品進行元素種類和含量的測定 3.1稱取每一種被檢樣品粉末2-4克，分別置于制樣機模具中，用硼酸
鑲邊墊底，在35噸壓力下制成內徑32毫米，外徑40毫米的樣片供測試用；
93. 2采用瑞士 ADVANTPXP-381型熒光光譜儀，選擇恰當的測定參數(30 千伏，80毫安和50千伏，50毫安)，采集每一種被檢樣品的元素數據；利 用數據處理軟件處理得到所含元素的半定量數據；可測定原子序數大于11 的所有元素，含量范圍為90-0.01%，靈敏度高達10—8克。圖9-12為根據 所測定的四種藥材元素種類和含量的數據作出的元素特征圖譜。
4. 知母、射干、桔梗、防風藥材內在化學組分的表征 4. 1被檢樣品中非晶體化合物組分的表征
圖13 (a) -16 (c)中的(a)為上述四種被檢中藥材的FTIR圖譜，據 此(特別是400-2000cm—力勺指紋區)可以表達每種藥材所特有的非晶體有機 物組分的特征；借助于被測樣品的已知化學組分和活性組分及含量的參考 資料，以及如何解析FTIR譜的參考資料，分析判斷FTIR譜圖中指紋區每個
吸收峰是源于何種組分的貢獻，從而得到待測樣品中非晶體有機物組分為 主的定性分析結果；如果被檢藥材中的某種有效組分已明確，用該組分的 標準品可以進一步對這一組分進行定量測定。 4. 2被檢樣品中晶體組分組分的表征
圖13 (a) -16 (c)中的(b)為上述四種中藥材的PXRD圖譜，四種藥 材的PXRD圖譜均呈現出由來自于非晶體物質貢獻的彌散峰和疊加其上的若 干個晶體物質組分貢獻的銳峰的衍射特征。對圖13 (b)、 14 (b)中知母和 射干圖譜中的銳衍射峰進行物相分析，經過仔細對照比較，得知與現在使 用的已知物質的標準圖譜JCPDS的粉末衍射卡片組(PDF)中的20-0231卡片 數據吻合，據此得知知母、射干中的晶體物質是一水草酸鈣[Whewellite， syn (CaC204 *H20)]。已知晶體相含量與衍射峰強度成正比[叢秋滋.多晶 二維X射線衍射北京科學出版社，1997. 74.97.]，對兩圖比較可見知母 的銳峰強度小于射干的銳峰強度，因此知母中一水草酸媽的含量少于射干。 對圖15 (b)桔梗圖譜中的銳衍射峰進行物相分析，經過查找資料，得知 晶體物質是菊糖[唐長馥，X衍射在名貴中藥分析鑒別中的應用，上海中醫 藥雜志1991年第10期，l]。圖16 (b)防風藥材的圖譜呈現出的彌散峰上 疊加幾個很弱小的銳峰，這表明主要含非晶體物質，僅含少量晶體物質， 由于峰的弱和少，無法進行相分析。4. 3對被檢中藥材的元素種類和含量表征
為直觀地反映四種藥材所含元素的特征，根據XRF測定的四種藥材元 素種類和含量的數據作出元素特征圖譜，分別見圖9-12中的(c)，從圖中 可見，在相同的氣候、光照、土壤環境及田間管理條件下種植和收獲的四 種藥材元素種類及含量是不相同。這是由于每種地道藥材都有其特有的的 微量元素特征譜，對于不同品種不同產地的中藥材微量元素譜是完全不一 樣的[曹治權，孫作民，孫愛貞，微量元素與中醫藥北京中國中醫藥出 版社，1993年，182]。可見每種中藥材的元素特征圖譜，既可以表達和鑒 別中藥材的品種和產地的特征，又可以表達內在化學組分特征。
綜上所述，利用本發明的中藥材內在化學組分的測定方法，中藥知母 全部內在化學組分的表征圖見圖13 (a)、圖13 (b)、圖13 (c);中藥射干 全部內在化學組分的表征圖見圖14 (a)、圖14 (b)、圖14 (c);中藥桔梗 全部內在化學組分的表征圖見圖15 (a)、圖15 (b)、圖15 (c);中藥防風 全部內在化學組分的表征圖見圖16 (a)、圖16 (b)、圖16 (c)。每幅圖中 (a)為該藥材所獨有的非晶體化合物組分特征。(b)為其特所有的晶體物 質組分特征。(c)為該藥材所特有的元素特征譜。由于全國各地氣候、光 照、土壤、條件的差異，導致不同產地的同一種藥材內在化學組分有一定 差異；同一產地的同一品種藥材，因野生和栽培的生長環境不同，也會導 致其內在化學組分有一定差異，正是這差異會導致其藥效略有不同，而這 些差異均可以由本方法對其較全面測定和表征。 '
中藥材是一個包含了多種化學組分的復雜有機體，中醫藥學整體論思 想認為中藥的臨床療效是中藥整體組分與機體相互作用的結果。針對中藥 材組分的復雜性以及至今大多數中藥材的有效組分尚不十分清楚的實際情 況。我們把被檢中藥材整體看作活性物質，參照總結前人的化學組分的研 究成果與質量分析結果的基礎上，又依據文獻報道的對作物航天誘變育種 已發現其變異幅度大的這一特點，確定了本發明的技術方案，由于該發明 可以從整體上更加全面客觀準確的反映被檢中藥材全部內在化學組分特 征，因而利用本方法均可以客觀全面地反映內在化學組分的差異，這為今 后對中藥材內在化學組分的測定、表征和鑒別，提供了一個更加科學合理的手段，也必將對中藥進行客觀全面地評價，使中藥質量標準為國際社會 廣泛接受，為中藥產業和國際接軌奠定基礎。
權利要求
1. 一種中藥材內在化學組分的測定方法，其特征在于所述方法包括以下步驟a. 用FTIR對中藥材非晶體化合物組分中分子振動時偶極矩的測定；b. 用PXRD對中藥材晶體物質組分測定；c. 用XRF對中藥材進行元素及含量的測定；d. 被檢中藥材內在化學組分的表征。
2. 根據權利要求l所述的中藥材內在化學組分的測定方法，其特征在 于所述步驟a包括以下步驟(1) 先將被檢中藥材樣品粉碎并過180-200目篩，于70-80。C下烘干 20-24小時，取粉末樣品與溴化鉀粉末按大約l: IOO比例進行研磨混合均勻 壓片，將該片狀樣品放入傅立葉變換紅外光譜儀的樣品架中，采集透射樣 品的吸收數據；光譜分辨率4cm—'，掃描累加16次，測量范圍4000-400 cm —'，經數據軟件處理后得到傅立葉變換紅外光譜圖；(2) 借助于解FTIR譜的參考資料先將指紋區各吸收峰進行歸屬，再 根據被檢藥材已知的化學組分和活性組分及其含量，分析判斷譜圖中每個 吸收峰是與何種組分相關，定性地了解到各樣品之間同類組分含量的差異； 如果被檢藥材中的某種有效組分已明確，用該組分的標準品，對這一組分 進行定量測定。
3. 根據權利要求1所述的中藥材內在化學組分的測定方法，其特征在 于所述步驟b包括以下步驟(1) 將上述粉末樣品裝入專用樣品架中，放入X射線衍射儀的樣品臺 上；X射線掃描方式為對稱耦合掃描模式；CuK。輻射，選擇工作電壓40千伏， 工作電流100毫安；用5-10 ii m的Si粉做標樣校正衍射儀測量角度的誤差， 測角儀2 0角的誤差不大于0.01° ， 2 6掃描范圍為5。 -60° ，掃描速度3。 mirf1，步長0.02° ,收集衍射數據，經數據軟件處理獲得被測樣品的X射線 衍射圖譜；(2) 通過對所獲得的X射線衍射圖譜中銳峰進行物相鑒定、相定量計 算及晶粒尺寸的計算，得到樣品中所含的晶體物質的名稱、晶體類型、晶 體物質的含量和晶粒尺寸的數據。
4. 根據權利要求l所述的中藥材內在化學組分的測定方法，其特征在于所述步驟C包括以下步驟(1) 稱取被檢樣品粉末2-4克置于制樣機模具中，用硼酸鑲邊墊底， 在35-40噸壓力下制成內徑32毫米，外徑40毫米的樣片供測試用；(2) 選擇測定參數30千伏、80毫安或50千伏、50毫安；采集被 檢樣品數據；測定原子序數大于11的所有元素，含量范圍為90-0.01%，靈 敏度高達10—8克；用數據軟件處理獲得所含元素的半定量數據，根據這些 數據確定各被檢樣品的元素種類和含量。
5. 根據權利要求l所述的中藥材內在化學組分的測定方法，其特征在于所述步驟d包括以下步驟(1) 對非晶體化合物組分的表征由步驟a得到被檢中藥材中非晶體化合物組分中分子振動時偶極矩的信息，據此分析其中的非晶體化合物組分；借助于被測樣品的已知化學組分和活性組分及含量的參考資料，以及 如何解析FTIR譜的參考資料，分析判斷FTIR譜圖中指紋區每個吸收峰是源于何種組分的貢獻，從而得到待測樣品中所含的為非晶體化合物組分定性的分析結果；(2) 對晶體物質組分的表征對部分中藥材中存在晶體物質組分以及 步驟a存在著對被檢中藥材含有的晶體物質組分不能詳細分析的不足，采用 步驟b對晶體物質組分進行全面分析；由步驟b能夠簡單快捷地得到被檢中 藥材的X射線衍射圖譜，若僅有彌散峰表明被檢樣品中只含非晶體化合物 組分；如果在彌散峰之上疊加有若干個銳衍射峰，則表明被檢藥材中既含 有非晶體化合物組分還含有部分晶體物質組分，這樣的衍射圖譜，可以對 其中的銳衍射峰進行物相鑒定、相定量及晶粒尺寸的計算，由此得到被檢 中藥材中所含的晶體物質組分的名稱、晶體類型、晶體結構參數、晶體物 質組分的含量和晶粒尺寸；(3) 對元素種類和含量的表征從步驟c可得到被檢中藥材中原子序 數大于ll的所有元素的種類和含量的半定量測定結果，為直觀地反映各種 藥材所含元素的特征，根據XRF測定的中藥材元素種類和含量的數據作出其 元素圖譜。
全文摘要
本發明公開一種中藥材內在化學組分的測定方法。所述方法包括以下步驟a.用FTIR對中藥材非晶體組分中分子振動時偶極矩的測定；b.用PXRD對中藥材晶體組分測定；c.用XRF對中藥材進行元素及含量的測定；d.中藥材內在化學組分的表征。本發明能夠克服現有分析技術單獨應用所存在的片面性，簡化樣品復雜的前處理等諸多不便，可以達到方便、快速地對被檢中藥材全部內在化學組分進行測定和表征。本發明也適用于GAP種植的和一切可以制備成粉末樣品的中藥材內在化學組分的測定和表征及真偽品藥材的鑒別。本發明可以避免以往應用單一方法得到的分析片面性和有失客觀性的不足。因而本發明所測定和表征的中藥材內在化學組分更具全面、深入和客觀的特點，同時還有樣品制備簡單、測定速度快和再現性好等優點。
文檔編號G01N33/15GK101446580SQ20081008030
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月31日 優先權日2008年12月31日
發明者穎 關, 盛義平, 郭西華 申請人:燕山大學