近红外光谱技术在中药鉴定中的应用与优势

近红外光谱技术在中药鉴定中的应用与优势

吉宜宏

吉宜宏

（江苏省南通市海安县中医院江苏南通226600）

【摘要】我国有很多种中药药材，而且来源相对较为复杂，以往鉴定中药的方法主要是通过颜色、味道以及形状等外观进行鉴定，但是鉴定结果并不是非常客观，带有一定的经验性、主观性。近年来，光谱技术快速发展应用，加工炮制鉴定、产地鉴定以及中药品鉴定中已经广泛应用到近红外光谱技术，在很大程度上提高了中药鉴定的准确性以及便捷性。本文主要分析了中药鉴定中应用近红外光谱技术的具体体现以及优势，希望可以提供一些参考。

【关键词】中药鉴定；近红外光谱技术；应用分析；优势

【中图分类号】R282.5【文献标识码】B【文章编号】2095-1752（2016）12-0316-02

中药药材质量直接决定了中药的临床应用价值，但是我国中药药材的种类非常多，而且来源相对较为复杂，如果没有准确鉴别中草药的来源、品种以及质量的话，很容易导致用药混乱，在很大程度上降低治疗效果，影响中草药的应用价值[1]。以往传统的中药鉴定技术性不高，整个操作过程比较复杂，鉴定结果缺乏科学合理性，近红外光谱技术是一种先进的分析技术，应用于中药鉴定中更加简便，中药鉴定结果也更加准确、可靠。下面是笔者针对中药鉴定中应用近红外光谱技术的几点分析。

1.中药鉴定中应用近红外光谱技术的优势

1.1鉴定中药品种

鉴定中药品种主要是鉴别中药的来源品种以及中药质量真伪。品种分类中应用近红外光谱技术的操作比较简便，并不需要采用大量样品数量构建校正模型，比如，鉴定白芷类中药过程中应用近红外光谱技术测定八种白芷以及近缘植物叶子粉末，然后通过系统聚类分析模式以及非线性映射模式对数据进行识别分析，这两种分类结果基本一致，可以逐一分类八种植物。鉴定卷柏属两种药用植物种，分析十种卷柏属药用植物种之间的关系的过程中采用近红外光谱技术，结果发现这种技术可以很好的帮助鉴定分类药用植物，并且推断这些物种之间的相互关系。鉴定白芍、葛根、魔芋、白芷、当归以及白术等几种中药，鉴定白芷和其他伪劣品（掺杂有一定量的淀粉）的过程中，第一步应该测定样品的近红外漫反射光谱，然后在相关系数表征不同波长条件下，通过渐进窗口式相关系数分析法计算出样品光谱相似度，进而筛选出可以将不同类型中药区分开来的特征波长范围，采用主成分分析法得到样品的二维空间分布图，这样就可以快速鉴别出不同的样品类型以及中药真伪。以上各种研究均表明，中药分类鉴定以及药用植物鉴定中都可以采用近红外光谱进行鉴定，而且鉴定结果比较可靠，可为鉴定中药品种提供重要的参考依据[2]。

鉴别中药品种真伪的过程中，一定要构建一个校正模型，而且也要选择一种子科学、合理的数据处理方法。比如，97个大黄样品采用近红外光谱技术进行鉴别的过程中，从中随机选取45个样品构建一个校正模型，然后采用小波包熵法以及主成分分析法将光谱特征提取出来，选择Fisher分类器构建一个鉴别真伪的模型，结果表明两种方法的预测集误判率相差很大，小波包熵法为2.1%，主成分分析法为10.3%。由此可见，数据处理方法不同的话，判别结果也会存在很大区别。高丽红参、中国红参采用近红外光谱技术进行鉴定，结果发现光谱采用元散射校正法处理后，高丽红参、国产红参校正模型的效果最佳的情况是以25为主成分，可以准确鉴别出高丽红参以及中国红参。另外，如果有包装袋的情况下采用近红外光谱技术，可以直接进行采集，比如，研究分析如何快速鉴别西洋参以及人参的过程中，采集93份含有包装袋的粉末状样品、根须样品状、根状样品的近红外光谱，通过一阶导数以及MSC对近红外光谱进行预处理，然后移动窗口采用偏最小二乘法选取校正模型的光谱区间，最后分别建立支持向量机法（SVM）、主成分判别分析法（PCA-DA）以及偏最小二乘判别分析法（PLS-DA）等几种判别模型，其中SVM模型的预测总判别率最高为100%，其次分别是PCA-DA（96.7%）、PLS-DA（93.3%）。

1.2鉴定产地

中草药的产地来源不同的情况下，中药质量也会存在很大区别。道地药材也就是指在特定地域生产的优质中药材，这也是古人对中药质量评价的重要标准。鉴定中药产地对于确保中药质量具有极其重要的作用。近年来，中药产地鉴定中越来越多的开始应用到近红外光谱技术，比如，有一项研究表明，采用近红外光谱鉴别272个白芷样本（选自四个不同的产地）以及353个野生丹参样本表明，交叉验证准确率分别是98.5%、95.1%。同时，采用近红外漫反射光谱测定五个不同产地黄柏样品，然后采用有机结合马氏距离以及主成分分析判别法构建校正模型，结果显示五个不同地区都可以逐一鉴定出来。

1.3加工炮制鉴定

炮制中药后，中药中的化学成分会有一定的改变，通过近红外光谱都可以显示出这些化学成分的改变情况。比如，蒸制生地黄后，生地黄中还原糖含量会有一定改变，而且蒸制时间不同的情况下，中药发生的变化也会有一定差异，通过近红外漫反射光谱技术可以分析地黄样品在不同蒸制时间下的变化情况，然后再采用标准算法聚类判别光谱（通过矢量归一化法以及经一阶导数处理），这样也就可以准确的区分不同蒸制时间条件下的地黄样品。

1.4质量评价

评价中药质量的过程中也可以采用近红外光谱技术，比如，想要检测连翘中连翘酯苷量的情况下，可以选择高效液相色谱法（HPLC），主要是通过PLS法构建一个近红外光谱和连翘中连翘酯苷含量的多元校正模型，然后预测采集样品，研究结果表明，HPLC测定值和预测值之间的相关系数以及预测均方差分别为0.962、0.16，因此大批量连翘药材的连翘酯苷含量只要采用选择近红外光谱技术就可以快速、准确的检测出来。总之，近红外光谱技术可以定量分析中药成分，而且具有方便、快捷、结果准确等诸多优点，可以用来快速评价大批量中药的质量。

2.近红外光谱技术应用于中药鉴定中的优势

近年来随着光谱技术的快速发展，近红外光谱技术应用越来越广泛，尤其是化学计量学法得到了很快发展，其中有很多计算方法也被开发成了各种应用软件，这使分析流程大大简化。通过对近红外光谱技术特点的分析表明，将其应用于中药鉴定中主要包括以下几点优势：①鉴定中药专属性。收集不同产地、不同采收期以及加工炮制的足量样品，构建每种中药的专属性来源鉴别有利于准确分类中药中的混淆品种。②鉴别中药真伪以及评价中药内在质量。当前的中药鉴定方法想要同时鉴定中药质量以及中药真伪基本上很难实现，显微鉴定虽然有利于快速鉴定中药真伪，但是并不能有效、客观、准确的对中药质量进行评价；虽然色谱指纹图谱可对中药质量进行有效、客观的评价，但是并不能准确鉴别中药品种的来源。有机结合近红外光谱技术以及化学计量学法是一种很好的鉴定方案，一方面可以有效鉴别中药真伪，同时也可以定量、准确检测中药的主成分，而且建立一种标准后可以简化鉴定操作流程，直观的将待测品目标成分含量读出来，这样分析步骤可大大简化，而且也可有效节省分析成本，缩短分析时间。③有利于鉴别道地药材以及质量评价。通常情况下，道地药材的产地、物理特征以及化学特征等都比较独特，近红外光谱技术可以以模式识别或者聚类分析等方式准确鉴别道地药材，同时也可以构建相关的模型评价道地药材质量[3]。

综上所述，中药鉴定采用近红外光谱技术的优势比较突出，具体体现鉴别中药真伪、中药质量、中药专属性、道地药材以及质量评价等方面。相信未来随着分析技术的不断完善，近红外光谱技术也会不断提高，应用范围会越来越广，应用价值会越来越高。

【参考文献】

[1]钟建理，饶伟文，谢黔峰等.沉香的近红外光谱法鉴别初探[J].西北药学杂志，2010，25（4）:273-275.

[2]阳志云，饶伟文，张治军等.人工牛黄近红外光谱鉴别法探讨[J].首都医药，2010(3):49-50.

[3]杨燕，聂鹏程，杨海清等.基于可见-近红外光谱技术的蜜源快速识别方法[J].农业工程学报，2010，26(3):238-242.