CN110567907A - 一种基于红外光谱技术快速鉴别中药真伪的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于红外光谱技术快速鉴别中药真伪的方法，包括以下步骤：S1、取干燥至恒定的药材粉碎，过筛；S2、取少量样品粉末至研钵中，加入溴化钾粉末作为分散剂，研磨均匀后取适量细粉平铺于模具中，以20MPa压力压制1min后取出；S3、红外光谱扫描，设置光谱条件扫描范围4000～400cm‑1，扫描32次，分辨率为4cm‑1，扣除H2O和CO2背景；S4、光谱数据通过坐标归一化、基线校正和自动平滑处理后导出数据进行二阶导数、PCA、PLS‑DA和HCA鉴别分析。本发明提供的鉴别方法快速方便，检验样品不需化学预处理，且信息量丰富，通过多种图谱信息对比可快速判定中药材的真伪。
Description
技术领域
本发明属于中医药技术领域，具体涉及一种基于红外光谱技术快速鉴别中药真伪的方法。
背景技术
中医治疗在临床中地位日渐突出，随着中医治疗手段在临床中广泛应用，中药材真伪鉴别已经成当下中医学者所共同关注的问题，中药材的真伪鉴别直接影响患者的治疗效果，因此，如何鉴别中药材真伪有着重要意义。近年来，随着生物医药与大健康产业的兴起，中药栽培和饮片加工等已成为国家重点支持和地方企业大力发展的重要产业。然而，由于许多中药基原植物形态类似，从基原植物和药材的形态上难以鉴别，如重楼。许多种植企业常把非药典收载的同属品种作为栽培品，后续能否替代正品入药也尚不清楚，如重楼、黄精等；另外，许多中药鲜品难以保存，很多企业或种植户在销售之前会对中药鲜品进行初加工或炮制，易于保存和流通，如硫熏或引入辅料，常见有硫熏天麻、硫熏附子、硫熏当归、胆巴炮制附子等，但由于企业或种植户缺乏专业知识、统一标准和技术规范，导致许多中药在初加工炮制过程中引入有毒的含硫物质或辅料，不但降低药效，而且临床应用还具有毒副作用。鉴于上述原因使中药基原植物栽培及其药材流通混乱如重楼等，许多中药化学成分以大分子多糖为主的中药材采用DNA和HPLC等技术鉴定前处理困难，操作复杂如黄精等，许多中药在市产流通中含硫等劣品较多，容易导致临床用药安全问题，如天麻、附子和当归等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于红外光谱技术快速鉴别中药真伪的方法，该方法操作快速方便，检验样品不需化学预处理，且信息量丰富，可快速鉴别中药材的真伪，可推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于红外光谱技术快速鉴别中药真伪的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、样品的收集：收集多种同一名称的待鉴别的中药药材样品和对应该名称的已知正品中药材；
S2、供试品的制备：将S1中收集的多种药材分别在60℃下干燥至恒重，粉碎后过80目筛，备用，分别取粉碎过筛后的药材粉末1mg至研钵中，加入溴化钾粉末200mg，研磨均匀，取研磨均匀后的混合细粉平铺于模具中，用20MPa压力压制混合细粉1min后取出，对光检视，将颗粒粗细均匀且版透光的混合细粉留存备用成为供试品；
S3、光谱数据的采集：将S2中得到的供试品置于Nexus傅里叶变换红外光谱仪中测定红外光谱，设定红外光谱仪的光谱扫描范围4000-400cm-1，扫描次数为32次，扫描分辨率为4cm-1，扫描时实时扣除H2O和CO2的背景；
S4、光谱数据的预处理：对S3中得到的光谱数据通过OMNIC 8.0软件进行坐标归一化、基线校正和自动平滑处理，并保存为CSV格式数据；接着利用Origin8.5软件计算二阶导数；
S5、光谱数据的化学分析：将S4中得到的光谱数据二阶导数数据导入SIMCA 13.0软件和SPSS20.0软件，使用SIMCA 13.0软件进行PCA和PLS-DA分析，使用SPSS20.0软件进行HCA分析；
S6、以已知的正品正药材的红外光谱图、HCA、PCA和PLS-DA图为对比标准，将各待鉴定的未知品质的中药药材样品得到的红外光谱图、HCA、PCA和PLS-DA图谱进行对比鉴别分析，得到待鉴定中药药材的品质信息判定结果。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明对中药药材进行鉴别的操作流程科学合理，可操作性强，操作步骤清晰明了，鉴别效率高，鉴别结果科学可靠。
2、本发明中的检验样品不需化学预处理，且数据处理结果的信息量丰富，还能对多组分同时分析实现在线监测。
3、本发明通过定性和定量分析并结合化学计量学方法比较，检测速度快，检测鉴别结果精确可靠，能为中药材的栽培、临床应用和资源开发提供科学依据。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的操作流程图。
图2是本发明中重楼样品的红外光谱图。
图3是本发明中重楼样品的HCA图。
图4是本发明中重楼样品的PCA得分图。
图5是本发明中重楼样品的PLS-DA得分图。
图6是本发明中青叶胆样品的红外光谱图。
图7是本发明中青叶胆样品的HCA图。
图8是本发明中青叶胆样品的PCA得分图。
图9是本发明中青叶胆样品的PLS-DA得分图。
具体实施方式
实施例1
使用本发明提供的基于红外光谱技术快速鉴别中药真伪的方法用于检测云南重楼及其同属混伪品，如图1所示，具体包括以下操作步骤：
步骤一、取已知的对应中国国药典的正品重楼样品并标号为A1和各待检测鉴别的重楼标号为S2-S49。
步骤二、将49批重楼药材在60℃下干燥至恒重，粉碎并过80目筛。
步骤三、分别取样品(S1～S49)1mg至玛瑙研钵中，加入溴化钾粉末200mg作为分散剂，研磨均匀，取研磨后的混合细粉平铺于模具中，使用天津市拓普仪器有限公司生产的FW-4A型粉末压片机以20MPa压力压制1min后取出，对光检视，以压制后的颗粒均匀且版透光的混合细粉作为检测的供试品。
步骤四、将供试品置于Nexus傅里叶变换红外光谱仪中测定红外光谱，设定红外光谱仪的光谱扫描范围为4000～400cm-1，扫描次数为32次，扫描分辨率为4cm-1，扫描时实时扣除H2O和CO2的背景。
步骤五、通过软件OMNIC 8.0对红外光谱仪得到的扫描数据进行坐标归一化、基线校正和自动平滑处理，并保存未CSV格式数据；再利用Origin 8.5软件绘制原始光谱曲线，见图2，计算二阶导数，由图2可看出多种样品重楼可分为S1-S18、S19-S29、S30-S32、S33-S39、S40-S45和S46-S49六类，各类重楼的峰位、峰形和强度在1800～400cm-1指纹区明显存在区别，表明不同种样品之间所含化学成分存在差异。S2-S18待鉴别样品的红外光谱图与正品S1的红外光谱图趋于一致，初步判定S2-S18样品为正品。
步骤六、进行HCA分析：由Origin 8.5软件计算二阶导数后，使用SPSS20.0软件，利用平方欧式距离和ward聚类法，结果如图3所示，在距离系数为20处，49种重楼样品被聚为3类，其中S1-S18聚为一类，可进一步验证步骤五中的判断结果。
步骤七、PCA分析：由Origin 8.5软件计算二阶导数后，通过SIMCA 13.0软件进行PCA分析，提取前2个主成分作为坐标轴，绘制了成分分析二维得分图图4；由图4可知，S1-S18依然聚为一类，其余标号的样品较为分散。
步骤八、PLS-DA分析：由Origin 8.5软件计算二阶导数后，过SIMCA 13.0软件进行PLS-DA分析，PLS-DA提取前2个主成分作为坐标轴，绘制了主成分分析二维得分图；如图5所示，多种待鉴定重楼依然有明显聚类，S1-S18依然聚为一类，则可明显得知S2-S18为正品重楼，其余样品为伪品。
实施例2
使用本发明提供的基于红外光谱技术快速鉴别中药真伪的方法用于检测青叶胆及其同属混伪品，如图1所示，具体包括以下操作步骤：
步骤一、取已知的对应中国国药典的正品青叶胆样品标号为S1，收集多种待鉴定青叶胆样品标号为S2-S39。
步骤二、对39批青叶胆样品在60℃下干燥至恒重，粉碎并过80目筛。
步骤三、分别取样品(S1～S39)1mg至玛瑙研钵中，加入溴化钾粉末200mg作为分散剂，研磨均匀，取研磨后的混合细粉平铺于模具中，使用天津市拓普仪器有限公司生产的FW-4A型粉末压片机以20MPa压力压制1min后取出，对光检视，以压制后的颗粒均匀且版透光的混合细粉作为检测的供试品。
步骤四、将供试品置于Nexus傅里叶变换红外光谱仪中测定红外光谱，设定红外光谱仪的光谱扫描范围为4000～400cm-1，扫描次数为32次，扫描分辨率为4cm-1，扫描时实时扣除H2O和CO2的背景。
步骤五、通过软件OMNIC 8.0对红外光谱仪得到的扫描数据进行坐标归一化、基线校正和自动平滑处理，并保存未CSV格式数据；再利用Origin 8.5软件绘制原始光谱曲线，见图6，并计算二阶导数，从图6可知，多种样品青叶胆可分为S1-S13、S14-S19、S20-S27、S28-S31、S32-S37和S38-S39六类，可初步判定待鉴定的样品中S2-S13为正品青叶胆。
步骤六、进行HCA分析：由Origin 8.5软件计算二阶导数后，使用SPSS20.0软件，利用平方欧式距离和ward聚类法，由图7可知，在距离系数为20处，39种样品被聚为2类；在距离系数为15处，被聚为4类。在距离为5处，S1-S13具为一类，进一步验证S2-S13为正品的初步判定。
步骤七、PCA分析：由Origin 8.5软件计算二阶导数后，通过SIMCA 13.0软件进行PCA分析，提取前2个主成分作为坐标轴，绘制了正品青叶胆及其伪品的主成分分析二维得分图图8，图8中可知S1-S13单独聚为一类。
步骤八、PLS-DA分析：由Origin 8.5软件计算二阶导数后，过SIMCA 13.0软件进行PLS-DA分析，PLS-DA提取前2个主成分作为坐标轴，绘制了主成分分析二维得分图；如图9所示，S1-S13单独聚为一类，而其余样品各自药材聚为一类，综上所述，可确定S2-S13的样品为正品青叶胆，其余样品均为伪品。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (3)
1.一种基于红外光谱技术快速鉴别中药真伪的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
S1、样品的收集：收集中药药材样品，所述中药药材样品包括已知的正品药材和未知的待鉴定的多种不确定品质的中药药材；
S2、供试品的制备：将S1中收集的多种药材样品分别在60℃下干燥至恒重，粉碎后过80目筛，备用，分别取粉碎过筛后的药材粉末1mg至研钵中，加入溴化钾粉末200mg，研磨均匀形成混合细粉，取混合细粉平铺于模具中，用20MPa压力压制混合细粉1min后取出对光检视，将颗粒均匀且版透光的混合细粉留存备用成为供试品；
S3、光谱数据的采集：将S2中得到的供试品置于红外光谱仪中测定红外光谱；
S4、光谱数据的预处理：对S3中得到的光谱数据通过坐标归一化、基线校正和自动平滑处理后导出数据并计算二阶导数；
S5、光谱数据的化学分析：将S4中得到的光谱数据二阶导数进行聚类分析(HCA)、主成分分析(PCA)和偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)；
S6、以已知的正品正药材的红外光谱数据、HCA、PCA和PLS-DA分析结果为对比标准，将各待鉴定的未知品质的中药药材样品得到的红外光谱数据、HCA、PCA和PLS-DA分析结果进行对比鉴别分析，得到待鉴定中药药材的品质信息判定结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于红外光谱技术快速鉴别中药真伪的方法，其特征在于，所述红外光谱仪为Nexus傅里叶变换红外光谱仪，红外光谱仪扫描设定参数为：光谱扫描范围4000-400cm-1，扫描次数为32次，扫描分辨率为4cm-1，扫描时实时扣除H2O和CO2的背景。
3.根据权利要求1所述的一种基于红外光谱技术快速鉴别中药真伪的方法，其特征在于，使用OMNIC 8.0软件对光谱数据进行坐标归一化、基线校正和自动平滑处理，处理完成后保存为CSV格式数据；使用Origin 8.5软件计算二阶导数；使用SIMCA 13.0软件进行PCA和PLS-DA分析；使用SPSS20.0软件进行HCA分析。
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