中药指纹图谱综述【文献综述】

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化学工程与工艺
中药指纹图谱综述
一、前言
中医药作为中华民族科学、文化、和历史的伟大宝库，是我国在自然科学领域最有优势、最有特点、最有希望的科学之一。

中药产业也应对国家的发展做出贡献。

中医药的发展和其指纹图谱的发展密不可分，中药指纹图谱抓住了中药现代化的关键问题之一，对推动中药现代化、产业化和国际化具有重大的作用。

在中药现代化中,采用指纹图谱的意义已是牵动行业进步的关键技术，其应用研究，对保证中成药功效，提高中药工业整体综合水品，带动重要农业现代化，推进中药走向世界，具有非常重要的现实意义[1]。

本文从中药指纹图谱的分类和发展来阐述中药指纹图谱的作用。

二、中药指纹图谱（阐明有关主题的历史背景、现状和发展方向，以及对这些问题的评述）
2.1背景
中药现代化是当代中药发展中的一个最热门的研究方向，已成为国内外医药界一太热点。

其中中药材、中成药的质量标准现代化是中药现代化的一个重要组成部分。

如何根据中医药的特点，提出一整套具有中医药特点又具有高科技特征的中药材、中成药现代质量标准．是一重要课题，建立中草药单昧药和复方全组成的指纹图谱是种具有先进性的切实可行的方法，现在这方法已成为国际上较勾通用的方法，而且指纹图谱已成勾国际公认的控制中药或天然药物质量的最有效手段。

中国中药指纹图谱的研究已有相当的基础，最早可以追溯到20世纪60 年代，如采用薄层色谱、紫外光谱、红外光谱法来描述中药材主要成分的特征，这是早期的原始的指纹图谱，具有直观、在简单情况下容易比较差异的优点。

随着分析技术的飞速发展和微电脑的广泛应用，基于化学计量法的中药指纹图谱的研究方法向高效、灵敏、专属、智能化、联用型的方向发展，高效液相、高效毛细管电泳、高速逆流色谱、核磁共振、近红外光谱等新兴分析技术的应用和各种数学分析方法的运用，为中药指纹图谱的研究与发展提供了广阔的前景[2]。

2.2 概念
指纹图谱就是以对照品药材的完整图谱，用于供试品的鉴别．即某种(或某产地)中药材或中成药中共有的、具有特异性的某类成分的色谱或光谱的图谱。

广义的指纹图谱包括DNA指纹图、波谱指纹图和色谱指纹图。

DNA指纹图表达的是生物学特征。

目前所指的指纹图谱是指狭义的表达植物药代i射产物化学特征的指纹图谱，也称指纹数据库。

目前包括光谱指纹图谱(如IR，uv等)和色谱指纹图谱(如TI，TLC，GC，HPI等)。

2.3 分类
中药化学(成分)指纹图谱是指测定中药材所含各种化学成分(次生代谢产物)而建立的指纹图谱[3]。

虽然化学成分是次生代谢产物，受生物环境和生长年限的影响而产生个体间较为明显的差异，但植物的代谢具有遗传性，作为同一物种的个体在化学成分上也具有相似性(similarity)，可以用化学成分的谱图来建立指纹图谱。

中药化学(成分)指纹图谱主要有光谱法和色谱法：如紫外光谱 (UV)、红外光谱 (IR)、质谱 (MS)、核磁共振谱(NMR)，薄层色谱(TLC)、气象色谱 (GC)、高效液相色谱(HPLC)、毛细管电泳 (CE)，以及各种联用技术中药材化学指纹图谱对控制中药材质量具有更直接、更重要的意义。

紫外光谱指纹图谱
紫外光谱法是1995年以前指纹图谱常用的方法。

由于不同中药所含的不饱和程度有差异，因而导致其紫外吸收曲线的形态、峰位、峰强度亦有差异，以此达到鉴别效果。

常用导数光谱及结合各种数学分析法来消除样品中的一些无关吸收，排除原图谱中的某些干扰。

红外光谱(IR )指纹图谱
红外光谱又称分子振动转动光谱，是一种分子吸收光谱。

当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收了某些频率的辐射，并由其振动或转动运动引起偶极矩的净变化，产生分子振动和转动能级从基态到激发态的跃迁，使相应于这些吸收区域的透射光强度减弱。

记录红外光的百分透射与波数或波长关系的曲线，就得到红外光谱。

一般的红外光谱是对整个化合物分子的鉴别，比单纯的官能团的化学定性鉴别专一性更强。

而中药材的红外光谱在本质上与纯化合物红外光谱不同，它是混合物中各个组分红外光谱的叠加。

中药材各种化学成分只要在质和量的方面相对稳定，并且样品处理方法按同一要求进行，则其红外光谱也是应该相对稳定的。

因此这样得到的混合物红外光谱应该是具有一定的客观性和可重复性。

利用上述原理，不同混合物的红外光谱各主要吸收峰归属，只要在4000-400cm，范围内比较光谱差异即可。

这种差异可以表现在三个方面：一是在某一波数处鉴别双方只有一方有明显差异；二是在某一波数内，鉴别双方的光谱中，吸收峰的形状和强度都有明显差异；三是“指纹区”，面貌不同。

近红外色谱法
近红外光谱法(NIRS)是一种用于鉴定有机物质十分有用的技术，是中红外光谱中C-H，
N-H，O-H和S-H的共振吸收，具有高信息量。

波长范围为780nm-2500nm，而且该光谱取决于粒子大小、多晶型、残留溶剂、湿度等等因素。

因此待测物光谱的鉴定不可能直接与参比物质光谱比较后确定，需要通过一系列样本的检测(必须预先知道样本中相关成分的含量或样本的定性归属)，运用化学计算学手段，建立样本与信息之间的数学模型。

运用该模型即可以对未知样本(例如新近购进的原药材或新生产的成品等)进行辨别分析(给出结果：合格与否、含量多少等)。

该方法为非破坏性方法，可实现产品的无损检测，具有检测速度快，操作简单，所需样品少，适宜于液体、固体、粘稠流体的分析及过程控制等优点。

但是在进行定性定量分析中必须采用一定的数据处理，需要掌握一定的化学计量知识[4]。

荧光光谱
中药注射剂常含荧光性物质，但因不同注射剂所含具体荧光性物质不同，同种注射剂又因厂家的具体配方的差异或制备工艺条件的波动，均会使其特征的荧光激发、发射光谱不同或其强度呈现差异；根据注射剂的荧光图谱的差异达到快速鉴别、认定和控制配方、工艺的目的。

荧光光谱不像红外光谱那样具有明显的指纹特征，但具有高灵敏度的显著优势，且差异更为一目了然，易于判断，因此，可以作为红外光谱指纹技术的一种补充，用于中药注射液的鉴别和认定，以及生产工艺的控制和成药热稳定性研究等。

色谱指纹图谱
色谱指纹图谱最实用、应用也是最广泛。

中药色谱指纹图谱是一种综合的、可量化的鉴别手段，是当前符合中药特色的评价中药真实性、稳定性和一致性的质量控制模式之一。

色谱指纹图谱最大的优点是具有分离的功能。

薄层色谱(TLC)指纹图谱
TLC为传统的定性、半定量分析方法，在中国有大量采用薄层色谱法进行地道药材的定性鉴别。

该法操作简单、分析速度快速、一次分析样品多，提供信息量大，用固定波长对薄层展开的各个斑点进行扫描，所得扫描图谱比目测的层析图谱更加客观准确，因此具有较好的指纹鉴别意义[5]。

其最大的缺点是重现性以及精密度差，所以在指纹图谱应用中受到限制，但可以作为中药指纹图谱研究的借鉴和补充。

气相色谱(GC)指纹图谱
GC最适合于各种主含易挥发性成分药材及其制剂的分析，尤其是毛细管气相色谱法，分辨率很高，往往一个色谱可以分出百个成分。

该法灵敏度高、分离度好，分析速度快，但是分析范围只是局限于低沸点成分，是指纹图谱研究的主要方法之一。

高效液相色谱(HPLC)指纹图谱
HPLC适用于成分复杂而不易分离的分析对象，具有分离效能高，灵敏度高，分析速度快，不需要气化，检测手段多等优点，是目前指纹图谱技术中用途最广泛的一种方法[6]。

高速逆流(HSCCC)指纹图谱
HSCCC是当前国际流行的新型的液-液分配技术。

应用动态液一液分配原理，利用相对移动互不混溶的两相溶剂，在处于动态平衡的两相中将具有不同分配比的样品组分离。

其特点是不用固相载体作固定相，克服了样品吸附、损失、峰形拖尾问题。

操作更为简便，容易掌握。

对样品的预处理要求低，仅需一般粗提物即可。

该技术的回收率高，能实现梯度操作，亦能重复进样，在中药质量分析控制研究中，尤其在指纹图谱研究中有较好的应用前景。

毛细管电泳(CE)指纹图谱
毛细管电泳(CE)又叫高效毛细管电泳(HPCE)，以弹性石英毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，依据样品中各组分之间淌度和分配行为的差异而实现分离的电泳分离分析方法，是近年发展起来的一种新的分离技术，是电泳技术和层析技术结合的产物，兼有高压电泳的高速高分辨率及HPLC的高效率等特点，其选择性与高效液相有很大的互补性[7]。

因此在指纹图谱研究方面的应用越来越广泛。

联用技术
由于中药复方制剂成分复杂，现行的各种单一测定方法给出信息少均无法建立较完善的指纹图谱，因而有人提出建立多维指纹谱尝试解决这一问题。

所谓多维，即采用多种分析仪器联用的模式来测定指纹图谱，各谱图间相互补充信息，可对复杂供识品有更清晰完整的认识[8]。

目前最常用的是高效液相（或气相色谱）/二极管阵列检测器/质谱/质谱联用方式 (HPLC或GC/ DAD/ MS/ MS) 所得的多维指纹图谱。

多维谱的建立既能较系统、较完整地解决中药复方制剂质量控制的难题，又为中药研究中缺乏标准品的难题提供了种新的解决途径。

除了手性化合物外，从概率上要找出4个或以上图谱信息完全相同的化合物几乎是不可能的。

X射线衍射法
当某一物质进行衍射分析时，该物质被X射线照射而产生不同程度的衍射现象。

可分为单晶X衍射法与粉末X衍射法。

物质组成、晶型、分子内成键方式、分子的构型等决定该物质产生特有的衍射图谱。

如果该物质是一混合物，X-射线衍射图是各混合物各组分衍射效应的叠加。

只要这一混合物的物质组成是恒定的，其衍射图谱可以作为该混合物的特征图谱。

X -衍射指纹图谱具有指纹性强，图谱稳定可靠等特点。

尤其是X衍射Fourier谱分析法可用于动物类药材的鉴定与伪品识别。

核磁共振(NMR)指纹图谱
核磁共振氢谱(1H-NMR)是鉴定有机化合物结构的重要的方法之一。

它可以获得化合物的包括各类质子的化学位移、数量、偶合关系等多个结构信息。

如可以用一定程序获取植物类中药的特征性化学成分(或化学成分组)的总提取物，同时这些特征的化学成分的含量是相对固定的，则在规范的提取分离条件下，植物类中药的1H-NMR图谱与植物品种存在着严格的对应关系，没有混淆的可能性。

图谱中的信号强弱反映了混合物中各组分的相对含量。

在对特征总提物进一步分离得到单体后，通过结构鉴定和NMR研究，可以对指纹图谱中的各特征谱线进行归属[9]。

分子生物指纹图谱
随着分子生物学技术的迅速发展，DNA分子技术己越来越多的用于中药材品种鉴别的研究。

分子生物指纹图谱是指采用分子标记技术得到的某一中药材品种的DNA指纹图谱。

如对于人参、西洋参一类中药材的鉴别，用传统的方法(性状、显微、理化等鉴别方法)都显片面性，结果往往很模糊，因而其产地、生长年限、加工方式等因素与其性状和成分不呈很强的相关性，但应用分子生物学技术可以迎韧而解。

三、总结
随着现代分析技术的发展，指纹图谱技术是当今国际公认的控制中药质量的质控模式。

它能从原药材的栽培、引种，中成药生产工艺的规范与优化，到产品质量标准的制定提供全方位的质量保证。

近年来国外对草药产品的质量评价也在提倡指纹图谱，随着各种分析技术的创新和提高以及计算机应用技术的不断发展，世界各国对天然药物的了解和研究在不断深入，中药指纹图谱技术在国内外已成为一种发展趋势,其研究的方法和技术更趋成熟完善，成为国际公认的控制中药和天然药质量最有效的方法和手段。

日本汉方药在20世纪80年代就采用高效液相指纹图谱控制质量。

欧共体也将指纹图谱监控技术应用于植物药质量控制，美国食品药品管理局允许草药保健品申报资料时提供色谱指纹图。

世界卫生组织在 1996 年草药评价指导原则中也规定：如果草药的活性成分不明，可以提供色谱指纹图以证明产品质量的一致性。

在英国、
印度、加拿大等国家在植物药的研究中，也对指纹图谱十分重视。

在许多国家的药典中，色谱指纹图谱已成为主要的分离分析方法。

而我国药典的中药部分，这一分析技术还未占主导地位。

在医药科技“十五”计划中，重点提出解决中药材质量规范化问题。

2000年国家药品监督管理局颁布了《中药注射剂指纹图谱研究的技术要求》，要求中药注射剂必须进行指纹图谱的研究，并建立其相关的标准。

规范了中药指纹图谱的研究，从而促进了国内近几年来对指纹图谱的研究热潮。

而国外许多研究机构对中药指纹图谱的研究主要为建立指纹图谱与药效的相关性研究，是以中药理论和新药开发研究体系为主的模式。

我国对中药指纹图谱的研究尚处于初级阶段，与发达国家相比有一定差距。

目前主要为使用各种方法建立中药材及制剂的指纹图谱，以及对相应信息进行数字化处理，使其能够评价和控制中药材及制剂的质量。

建立以智能统一液相色谱法为基础的中药组成指纹数据库，以及直接用质谱、光谱等手段测定中药组成数据库，迸一步利用色谱和质谱、光谱等的联用技术建立分离后各组分的质谱和光谱数据库。

对数据进行比较、归纳，形成色谱、质谱光谱综合数据库．并合色谱、质谱和光谱的规律。

专家系统及化学计量学理论对数据库进行管理，形成智能统一数据库是未来5～10年内中药发展的目的和方向[10]。

在这一过程中必将采用最新发展的各种色谱、质谱、光谱手段，对中药及复方进行定性、定量研究。

同时要采用飞速发展的计算机技术和化学计量学进行大量的信息处理。

这工叉将极大的推动色谱、质谱、光谱和化学计量学等学科的全面发展。

同时形成各种分析手段密切合作．共同解决复杂体系分析的良好局面反过来又指导实际指纹图谱的测定，使指纹图谱不断的完善和充实．以达到中药全面质量控制的目的．最终使中药走向世界。

四、参考文献（根据文中参阅和引用的先后次序按序编排）
[1]甘师俊.李振吉.邹健强中药现代化发展战略 1998
[2]刘慧琼,郭书好. 现代仪器与中草药指纹图谱, 中医药学报, 2002, 32(2):35.
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[4] 孙素琴，秦竹，周群，等．中药药材红外光谱非分离提取多级宏观指纹鉴定方法[P]．中国专利：CN 147110A，2003．
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