CN101290309A

CN101290309A - 中药指纹图谱的检测方法及其装置

Info

Publication number: CN101290309A
Application number: CNA2008100287754A
Authority: CN
Inventors: 庞其昌; 马骥; 赵静
Original assignee: Jinan University
Current assignee: Jinan University; University of Jinan
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2008-10-22

Abstract

本发明公开了一种中药指纹图谱的检测方法及其装置，检测方法包括以下步骤：(1)用光源照射切片后的待检品；(2)在待检品与摄像头之间设置滤光器，用摄像头对待检品进行摄像；(3)多次调整透过波长，维持摄像头与待检品的相对位置不变，用摄像头摄取多幅图像；(4)将摄取的多幅图像进行统计分析，获得待检品的中药指纹图谱。本发明无需对中药材待检品进行提纯、研磨等前处理，即可直接进行检测，整个检测过程对待检品无任何损伤，同一个待检品可以多次重复检测，检测过程快速、成本低。

Description

中药指纹图谱的检测方法及其装置

技术领域

本发明涉及中药指纹图谱研究领域，具体是关于中药指纹图谱的检测方法及其装置。

背景技术

中药指纹图谱系指中药材经适当处理后，采用一定的分析手段，得到的能够标示该中药特性的共有峰的图谱。其质量标准并不要求图谱中的每一个组分的化学结构都清楚，也不要求对每一个组份都精确定量，但要求图谱具有“指纹”特征，即要求专属、稳定、实用。传统上，中药材主要靠外观或显微鉴别，随着现代化学分析技术的不断进步，在药典中越来越多的中药材把己知的主要成分或有药效作用的成分，作为指标成分予以检测控制。比之过去，这是很大的突破与进步。但是从中医药的观点看，指标成分的控制，难以真正控制中药功效。因为中药复方药的特点是多组分、多靶点、多途径，多组分的协同和拮抗作用。中医辩证施治用的是药味而非某个化学成分。采用指纹图谱质控技术，可以提供比单一指标成分的测定更丰富、更有用的信息，有望显著改善可控性，提高产品的现代化内涵，提高生产现代化程度。目前，美国FDA、英国草药典、印度草药典、德国药用植物学会、加拿大药用植物协会等均接受指纹图谱的质控方法，中国药品监督管理局也颁发了《中药注射及指纹图谱研究的技术要求(试行)》。中药材、中成药指纹图谱技术已经成为牵动行业全面进步、带动中药现代化、推进中药走向世界的关键技术之一。其应用研究，对于保证中成药功效，提高中药工业整体水平，带动中药农业现代化，推进中药走向世界，具有非常重要的现实意义。在我国，指纹图谱的研究方兴未艾。随着现代分离技术的发展，中药指纹图谱的研究也由过去“四大鉴别”(基原鉴别、性状鉴别、显微鉴别、理化鉴别)方式发生了相应的变化。目前，中药指纹图谱研究所采用的方法大致分为色谱法、光谱法及其他方法。

色谱法包括薄层色谱(TLC)、液相色谱(HPLC)、气相色谱(GC)高效毛细管电泳(HPCE)等。TLC法操作简单、分析速度快，但该方法重复性和精密度差。HPLC法具有分离效能高、选择性高、检测灵敏度高等特点，但应用该方法必须对药材进行前处理，不同的处理方法所得到的指纹图谱是不一样，不能表示中药材的整体特征。气相色谱法只能用于气体、挥发性和半挥发性物质的分析，而中药材中很多化学成分是高沸点的。HPCE法则只能用于带电荷的化合物(例如蛋白质、氨基酸、黄酮等)。色谱法中，待检样品需要分离、提纯等复杂的制备过程才能得到，对被测物具有破坏性、无法重复检测，检测过程复杂。

光谱法包括紫外光谱法(UV)、红外光谱法(IR)、核磁共振法(NMR)等，这几种方法能够给出药效物质基础的结构信息，部分信息也可能与特定化学成分直接关联。光谱法的检测过程为：首先对待检品进行预处理，如研磨、提取，甚至提纯；进而接收待检品均匀状态下的光谱；然后对光谱进行数据分析，从而对待检品进行定性、定量判断。目前，光谱法只能对均匀物质进行检测，且无法获得待检品成分在其体内的分布信息。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的不足，提供一种无需对中药材待检品进行提纯、研磨等处理，即可直接进行检测的中药指纹图谱的检测方法。

本发明的另一个目的是提供一种中药指纹图谱的检测装置。

本发明的中药指纹图谱检测方法是光谱成像检测方法，包括以下步骤：

(1)用光源照射切片后的待检品；

(2)在待检品与摄像头之间设置滤光器，用摄像头对待检品进行摄像；

(3)多次调整透过波长，维持摄像头与待检品的相对位置不变，用摄像头摄取多幅图像；

(4)将摄取的多幅图像进行统计分析，获得待检品的中药指纹图谱。

步骤(4)所述统计分析过程一般如下：

(4.1)划分出图像中的待检品的区域；

(4.2)逐一将每幅图像中待检品的区域内的图像做平均运算，得到该图像对应波长的光强；

(4.3)绘制出波长-光强曲线，即为待检品的中药指纹图谱。

本发明的一种中药指纹图谱的检测装置，包括宽光谱光源、第一滤光装置、载物台、第二滤光装置、高分辨率成像镜头、摄像头、图像采集器、用于图像数据处理的计算机及显示器，宽光谱光源发射的光经第一滤光装置后射入载物台，载物台用于放置待检品，入射到待检品的反射光和/或待检品产生的荧光依次经过第二滤光装置、高分辨率成像镜头进入摄像头，再经图像采集器传输到计算机中，经计算机处理后在显示器中显示待检品的中药指纹图谱。

进一步地，为了更好地实现反射及荧光光谱的摄像，所述载物台上可设置用于放置待检品的衬底。

所述第二滤光装置是可调波长的滤光装置，优选液晶滤光器；也可以采用多块玻璃滤光片来实现。

本发明采用光谱成像技术进行中药指纹图谱检测。与现有的检测方法相比，本技术具有明显的优点：

(1)无需对中药材待检品进行提纯、研磨等前处理，即可直接进行检测。

(2)可以同时得到待检品的成分信息和表面形态信息。

(3)整个检测过程对待检品无任何损伤，同一个待检品可以多次重复检测。

(4)可以得到待检品定性、定量的信息。

(5)由于不需要对待检品进行预处理，所以检测过程无损、快速、成本低。

(6)检测结果准确。

附图说明

图1是反射式中药指纹图谱的检测装置的示意图。

图2是透射式中药指纹图谱的检测装置的示意图。

图3是标准品的特征光谱。

图4是川黄柏的特征光谱。

图5是关黄柏的特征光谱。

图6黄连饮片结构示意图。

图7是黄连不同部位的特征光谱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步地说明。

图1是反射式中药指纹图谱的检测装置的示意图，宽光谱光源发射的光经滤光装置后射入载物台，载物台上设置了用于放置待检品的衬底，入射到待检品的反射光和/或待检品产生的荧光依次经过液晶滤光器、高分辨率成像镜头进入摄像头，再经图像采集器传输到计算机中，经计算机处理后在显示器中显示待检品的中药指纹图谱。液晶滤光器的控制器接收来自计算机的控制信号而改变透过光的波长。

图2是透射式中药指纹图谱的检测装置的示意图，宽光谱光源发射的光经滤光装置后穿透载物台，入射到待检品的透射光和/或待检品产生的荧光依次经过液晶滤光器、高分辨率成像镜头进入摄像头，再经图像采集器传输到计算机中，经计算机处理后在显示器中显示待检品的中药指纹图谱。液晶滤光器的控制器接收来自计算机的控制信号而改变透过光的波长。

本发明的中药指纹图谱的检测方法，根据待检品的特性，可以选用反射光谱、透射光谱或荧光光谱来进行分析。光源的选择也是根据待检品的特性决定，可以选用激光来激发待检品的荧光光谱，也可以通过宽光谱光源经滤光装置后来激发待检品的荧光光谱，也可以采用宽光谱光源直接照射待检品直接获得反射光谱来获得待检品的中药指纹图谱。

图3是标准品的特征光谱；图3中曲线1是中国药品生物制品检定所提供的盐酸小檗碱标准品；曲线2是广州保健堂提供的盐酸小檗碱；曲线3是中国药品生物制品检定所提供的川黄柏标准品；曲线4是中国药品生物制品检定所提供的关黄柏标准品。从图3可以看出，540nm～700nm范围内，小檗碱标准品和黄柏标准品具有相同的成像光谱特征，说明在此光谱区间可反应出黄柏的主要活性成分为小檗碱。这个结论与事实相符。

实施例1

待检品：取不同来源的市售正品黄柏饮片。如图1所述检测装置来检测，测荧光光谱。

光源：紫外光源配吸收滤光片，选择出射波长254nm。

分光器：美国CRI公司生产的电可调液晶滤光器，光谱分辨率0.5nm，波长覆盖范围400nm～1100nm，由电脑主机的USB接口直接供电。

本实施例中，设定液晶滤光片波长范围480nm～700nm，波长间隔5nm。最终，每个待检品获得45帧连续的荧光光谱图像。

通过获得盐酸小檗碱标准品、黄柏标准品、市售黄柏的成像特征光谱，对市售黄柏进行定性和活性成分的相对含量检测。

图4川黄柏的特征光谱，曲线3为中国药品生物制品检定所提供的川黄柏标准品，曲线5是广州清平市场提供的川黄柏；曲线6是广州正光药业07年提供的川黄柏；曲线7是广州正光药业06年提供的川黄柏；曲线8是广州同仁堂提供的川黄柏；曲线9是甘肃大药房提供的川黄柏。从图中可以看出各药业公司提供的正品川黄柏与川黄柏标准品具有相同的特征峰、特征谷和曲线变化趋势。

图5关黄柏的特征光谱，曲线4为中国药品生物制品检定所提供的关黄柏标准品，曲线10是甘肃方民药业提供的关黄柏；曲线11是甘肃永新药业提供的关黄柏；曲线12是兰州安泰堂提供的关黄柏。

与现有技术相比，有益效果为

1.该结果的获得无需对黄柏作任何前处理工作。

2.光谱特征性强，黄柏待检品的共同特征在图中反应明显(如共同的峰位、谷位、上升和下降的趋势)。

3.以盐酸小檗碱标准品的特征光谱作为标准，即可对待检品进行相对含量的检测，进而对待检品质量进行鉴定。

实施例2

待检品：市售正品黄连饮片。采用如图1所示检测装置，测荧光光谱。

光源：紫外光源配吸收滤光片，选择出射波长254nm。

分光器：美国CRI公司生产的电可调液晶滤光器，光谱分辨率0.5nm，波长覆盖范围400nm～1100nm，由电脑主机的USB接口直接供电。参数设置：设定液晶滤光片波长范围480nm～700nm，波长间隔5nm。最终，每个待检品获得45帧连续的荧光光谱图像。

检测内容：测试黄连饮片不同部位活性成分含量的高低，如图6所示，61为髓部、62为木质部、63为皮部。

图7显示了黄连不同部位活性成分含量的高低。其中，曲线a代表黄连饮片木质部的活性成分含量，曲线b代表黄连饮片髓部的活性成分含量；曲线c代表黄连饮片皮部的活性成分含量。光强越强，表明活性成分的含量越高，从图中看出，对于黄连饮片，其木质部的活性成分含量最大，髓部其次，皮部最小。

与现有技术相比，有益效果为

1.该结果的获得无需对黄连作任何前处理工作。

2.可以对黄连活性成分的分布进行在体检测，得到不同部位活性成分含量的高低。

Claims

1、一种中药指纹图谱的检测方法，包括以下步骤：

(1)用光源照射切片后的待检品；

2、根据权利要求1所述的中药指纹图谱的检测方法，其特征在于步骤(4)所述统计分析过程如下：

(4.1)划分出图像中的待检品的区域；

(4.3)绘制出波长-光强曲线，即为待检品的中药指纹图谱。

3、一种中药指纹图谱的检测装置，其特征在于包括宽光谱光源、第一滤光装置、载物台、第二滤光装置、高分辨率成像镜头、摄像头、图像采集器、用于图像数据处理的计算机及显示器，宽光谱光源发射的光经第一滤光装置后射入载物台，载物台用于放置待检品，入射到待检品的反射光和/或待检品产生的荧光依次经过第二滤光装置、高分辨率成像镜头进入摄像头，再经图像采集器传输到计算机中，经计算机处理后在显示器中显示待检品的中药指纹图谱。

4、根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于所述载物台上设置了用于放置待检品的衬底。

5、根据权利要求3或4所述的检测装置，其特征在于所述第二滤光装置为液晶滤光器。

6、一种中药指纹图谱的检测装置，其特征在于包括宽光谱光源、第一滤光装置、载物台、第二滤光装置、高分辨率成像镜头、摄像头、图像采集器、用于图像数据处理的计算机及显示器，宽光谱光源发射的光经第一滤光装置后穿透载物台，载物台用于放置待检品，入射到待检品的透射光和/或待检品产生的荧光依次经过第二滤光装置、高分辨率成像镜头进入摄像头，再经图像采集器传输到计算机中，经计算机处理后在显示器中显示待检品的中药指纹图谱。

7、根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于所述第二滤光装置为液晶滤光器。