中药质量控制方法研究进展

紫外光谱法是中药及其 制剂质量分析中常用的 一种方法，对具有紫外 吸收的已知化合物进行 定性、定量
荧光光谱
指纹图谱
■荧光光谱
荧光光谱能形象地反映出荧光组分的 各种信息
郑颖，中药指纹图谱研究进展，天然产物研究与开发，2003,14（1）：55-61
1).红外光谱指纹图谱技术
原理
分子振动或转动引起偶极距的净变化产生，不同物质有其 特征指纹性
特点
样品前处理只需进行物理（粉碎）加工，不 需化学处理，可保持样品组分全貌，所需样 品量小，操作快捷方便，所获得的图谱信息 量大、指纹性强、稳定可靠，作为样品定性 鉴别的依据可靠性强。目前建立的方法中以 动物、矿石类药材居多，但也不乏植物药材。
王丽娟等，麋鹿角的X射线衍射Fourier指纹图谱研究[J]，中药材， 2009 , 32 (5) :667-669
或衍生化后挥发性成分
3).高效液相色谱指纹图谱（HPLC）
HPLC 技术始于 20 世纪 60 年代未，是以经典液相色谱 法为基础，并引进了气相色 谱法的理论及实验方法，流 动相以高压输送，采用高效 固定相及在线检测手段。
用途：主要用于分离较难，且成 分复杂的中药材
特点：分离过程不需气化，其检 测手段较多，灵敏度高、分析速 度快、分离效能高 是目前应用最广泛的色谱分析法。
米莉莉等对不同虫草样品建立荧光淬灭薄层色谱指纹图谱，得到的荧 光淬灭薄层色谱指纹图谱，能为人工虫草和天然虫草提供直接的指纹鉴别， 方法快速简便、重现性好。
2).气相色谱指纹图谱技术
以气体做流动相 作为分离技术 特点
分离度好、灵敏度高、 分析速度快
用途
优点
缺点
主要用测检测挥发性成分
无法分析高 沸点物质
优点
精确度高，选择性强，样品用量少，且无损，准确反映物质整体信息
应用
牟新利等用三维荧光研究柳杉种子、银杏叶和槐米的指纹图 谱，化学成分芦丁能显示唯一的指纹图谱特征，因此，三维 荧光可以较准确地鉴定中药中的化学成分
1.3 核磁共振氢谱指纹图谱技术
核磁共振氢谱对有机化合物所提供的结构信息具有高度的特 征性，通过化学成分分离纯化后各化合物的结构鉴定和核磁共振 氢谱谱图进行研究
特点
优点：有多种结构信息，应用范围广， 结果精确 应用
张瑜等建立关黄柏的1H-NMR 指纹图谱方法， 对关黄柏的总提取物、总生物碱提取物和总 柠檬苦素提取物三者的指纹图谱进行对比分 析研究。图谱主要显示黄柏酮、黄柏内酯的 特征共振信号；各图谱能够很好地表征出主 要成分的特征信号，可以作为关黄柏指纹图 谱研究的辅助方法以控制中药质量。
优点
对中药材质量控制具有无损鉴别、全组分分析的特点。 分析速度快及受温度、压力和振动等外部因素干扰小
应用
李政等利用傅里叶变换红外光谱技术显示人工合成熊胆粉、 天然熊胆粉和 TUDCA 的红外吸收光谱图基本一致，但在 1 648、1 554、740 cm−1处，三者吸收峰差异显著，结果 表明红外光谱可快速、准确的鉴别熊胆真伪。
d).Bayes判别法
设有K个总体，样品来自各个总体的先验概率为 pi，各总体的密度函 数为 fi(x)，在观测到一个样品X的条件下，可以根据贝叶斯公式计算 出它来自某个总体的后验概率。 待判样品属于哪一类的后验概率最大，就把它分入哪一类。
一般假设服从多元正态分布、各总体的协方差矩阵相等。
聚类与判别
应用 丁永丽等建立了三七紫外指纹图谱，发现其相似性较小，变 异性较大；三七样品因生长年限和产地的不同其紫外指纹图 谱有较大的差异性，因此可以通过其差异性鉴定其生长年限 及产地
3).荧光光谱指纹图谱技术
原理
源自文库
荧光光谱能形象地反映出荧光组分的各种信息，特别是所有 荧光组分的种类和量的信息分别都会反映在光谱上，使得每 种中药的荧光光谱有所差异而具有了良好的指纹性。根据一 定的标准进行确认，便可达到对中的识别和质量控制等目的
张秋红等采用 HPLC 法建立黄芪中黄酮类成分指纹图谱，标示其共有 峰与特征峰，进行相似度评价及聚类分析。结果该方法精确性高，精密 度好，对黄芪的质量控制提供了一定方法学的依据。
4).高效毛细管电泳指纹图谱（HPCE） 广泛应用于中药化学成分的分离、鉴别和含量测定。
特点：分析速度快，进样量少，分离效率高，试剂消耗少， 抗污染能力强以及水溶性样品的“指纹”特征性强 可弥补高效液相色谱分析中药成分时存在的缺陷， 适合中药复杂体系的分离分析
聚类 分成几类 每个样品属于哪一类 判别 已知分成几类 根据样品建立判别函数 根据判别函数对样品进行分类
一测多评
◎3.1 一测多评的提出 ◎3.2 一测多评的原理
◎3.3 一测多评的应用
◎3.4 小结
3.1 一测多评的提出
1).中药本身的特点
三多：
含量差异大，作用 十分复杂
1 3 2 4
有效成分多、未知
01
02
原理
如何区分这16张牌？
1).聚类分析方法原理
A K Q
J
A
K Q J
A
K
Q J
2).应用
特征元素标准化处理后以欧 氏距离平方为测量准则、以 组间连结法为组群合并准则， 用SPSS17.0 统计软件进行系 统聚类分析，聚类分析树状 图见图1.由树状图可知，当将 补阳类中药为中药分为3类时， 西洋参为一类，白术为一类， 山药、大枣、生晒参、白扁 豆、甘草、党参及黄芪7味中 药归为一类。
成分多、杂质多
多种中药含有相同 一药多能 的成分
2).目前中药质量评价的焦点难点
所设立的标准是否实用？
02 01 如何科学客观的评价中药质量？ 如何设立科学生产何合理的标准？ 03
检查方法是否具有可操作性？ 检测成本和效率是否适宜科研、生产 何监督？
3).传统的检测方法 借鉴化学药品的质量控制模式，依靠天然药物化学的发展。建立以 测定某单一成分为目标的分析方法何即定性又定量的质量标准。但中药成 分复杂，仅以一种成分含量无法全面反映中药质量的优劣，由此提出了多
2).分类
两个总体判别分析和多总体判别分析
常用的几种判别分析方法：距离判别法、Fisher判别法、Bayes判别 法和逐步判别法。
a).距离判别法 • 两个总体的距离判别问题：设两个总体G1和G2，对于一个新的样品X， 要判断它来自哪个总体。 • 方法：按就近原则归类。求新样品X到G1的距离与到G2的距离之差，如 果其值为正，X属于G2；否则X属于G1。 • 根据上述准则可以推导出一个判别函数W，把待判样品的值代入判别函 数，根据计算结果是否大于0得出判别结论。
中药指纹图谱技术 化学计量学方法 一测多评 有效成分与药效结合
目录
生物效价检测方法
中药指纹图谱技术
◎1.1 色谱指纹图谱 ◎1.3 核磁共振氢谱 ◎1.5 分子生物学法 ◎1.2 光谱指纹图谱 ◎1.4 X射线衍射法
1.1 色谱指纹图谱技术
色谱指纹图谱
薄层色谱 （TLC）
色谱 指纹 图谱
气相色 谱（GC）
吴婷等以14批不同产地连翘药材，分析 不同产地连翘的遗传多样性，建立其特 征性的DNA指纹图谱，为连翘的道地性、 遗传育种提供理论依据和方法措施。
吴婷等，不同产地连翘的DNA指纹图谱构建与聚类分析，中草药[J],2016，47(5)：816-820
贰
化学计量学方法
◎2.1 主成分分析法 ◎2.3 判别分析法 ◎2.2 聚类分析法
b).距离判别法 距离分析法中的距离定义
• 样品X到总体G的距离，理解为样本到总体中心的距离
• 欧氏距离
d ( X , G)
(x
i 1
n
i
i ) 2
• 马氏距离
dm ( X , G)
( X )T V 1 ( X )
马氏距离不受变量间的相关性和量纲的影响
c).Fisher判别法 借助方差分析的思想构造一个线性判别函数： 确定判别函数系数时要求使得总体之间区别最大，而使每个总体内部的 离差最小。 从几何的角度看，判别函数就是p维向量X在某种方向上的投影。使得变 换后的数据同类别的点“尽可能聚在一起”，不同类别的点“尽可能分 离”，以此达到分类的目的。
1.5分子生物学法
其理论基础是基因的多态性，而基因多态性可在分子水平上进行检 测。采用 DNA 分子进行标记，通过检测 DNA 上生物分子间的差异来 鉴定药材，由于DNA分子标记技术直接分析的是生物遗传因子而非表现 型,所以结果可不受环境因素、样品状态和材料来源等外界条件的影响。
特点 应用
应用于中药来源与品质的鉴定 优点：方便快速、准确可靠 缺点：方法费时费力
2).紫外光谱指纹图谱技术
原理 对具有紫外吸收的已知化合物进行定性、定量，根据药材各成 分之间的非对称性关系和药材自身具有遗传的稳定性和变异性 的生物学特点，分别采用多种不同极性溶剂对药材中不同极性 区间的成分进行提取，从整体上更为细致的反应药材的成分信 息。 优点
灵敏度高，精密度好，操作简便，稳定性高，重现性好
李峰等建立土鳖虫药材的高效毛细管电泳指纹图谱鉴别方法，通过中 药色谱指纹图谱相似度评价系统，确定 6 个共有峰构成土鳖虫药材指 纹图谱的特征峰，为药材品种鉴定与质量控制提供了依据。
1.2 光谱指纹图谱技术
■UV ■IR
一种分子吸收光谱， 能够鉴别整个化合 物，专一性更强
红外光谱
指纹图谱
紫外光谱
指纹图谱
高效液 相色谱 高效毛细 管电泳色 谱
李强等，中药指纹图谱技术进展及未来发展方向展望，中草药[J]，2013,44（22）：3095-3105
1). 薄层色谱指纹图谱（TLC） 通过提供大量信息，采用固 定波长对每个薄层进行扫描，其 扫描图谱较目测层析图谱更准确， 对指纹鉴别意义较大，常用于道 地药材的鉴别。 TLC 法属于半定量、定性 的色谱分析法 特点：分析速度快、操作简 单、分析样品数多
缺点：成本高，有辐射
1.4 X射线衍射法
X 射线衍射法的原理是当某一物质受到 X 射线照射会产生不同程 度的衍射现象。该物质产生特有的衍射图谱反映了物质的组成、晶型、 分子内成键方式及分子的构型等特征。
应用
王丽娟等用粉末 X 射线衍射技术建立了 麋鹿角 X 射线衍射 Fourier指纹图谱分析 方法，并与鹿角进行指纹图谱比较分析， 为麋鹿角的开发利用、药材品质评价提供 了依据与方法。
成分质量控制的理念。但传统的多成分质量控制存在一定的缺陷，例如：
结果显示 不同产地的女 贞子化学成分 的差异较大， 炮制后也对成 分有较大影响
表明 PCA 分析法化学模式 识别研究可用于 女贞子的质量价 定。
张兴辉.中药女贞子化学成分的研究.第二军医大学学报.2004
2.2 聚类分析方法
聚类分析
聚类就是根据数据将样本分成多个类。同类样本 之间具有较高的相似度，异类间的样本差别较大。 聚类分析的目标是在模式空间中找到客观存在的 类别，“物以类聚”是聚类分析的基本出发点。
中药质量控制方法研究进展
中药质量控制重要性
中药学是中国传统文化的瑰宝，有着 悠久的历史和广阔的发展前景。中药的有 效成分种类繁多，每味药的有效成份也会 由于药材的产地、加工、采集时节而有所 不同。传统中药加工而成的中成药，多为 复方制剂，由每味药的有效成份单独和协 同发挥药效，作用机理情况较为复杂。因 此，为确保中成药的质量，必须对其进行 质量控制。
黄赛金 .补气类中药矿质元素主成分分析和聚类分析研究 .湖南工程学院学报.2016
2.3 判别分析法
判别分析法概念
引言 分类
两个总体判别分析 和多总体判别分析
距离判别法 Fisher判别法 Bayes判别法
方法 联系
判别分析法与聚类 分析的区别与联系
1).判别分析概念
判别分析是用于判别个体所属群体的一种统计方法，判别 分析的特点是根据已掌握的、历史上每个类别的若干样本的数 据信息，总结出客观事物分类的规律性，建立判别公式和判别 准则。然后，当遇到新的样本点时，只要根据总结出来的判别 公式和判别准则，就能判别该样本点所属的类别。判别分析是 一种应用性很强的统计数据分析方法。
2.1 主成分分析法（PCA）
张兴辉等应 用主成分分析法 （PCA）对来源 于全国不同产地 的女贞子进行了 化学模式识别研 究
PCA 是对多变量数 据进行统计处理的一种线 性投影判别方法，是在不 明显减少有用信息的前提 下，将高维空间压缩到低 维空间，通过对原特征 （经标准化后的）变量进 行线性组合，形成若干个 新的特征矢量，要求它们 之间相互正交，并能最大 限度地保留原样本集所含 的原始信息，这些矢量即 称为主成分。