中药指纹图谱

收稿日期:2008204216 修回日期:2008206215基金项目:国家自然科学基金(No.20775028)3通讯联系人:曹玉华,女,教授,研究方向为中药分析.第25卷第1期Vol.25　No.1分析科学学报J OU RNAL OF ANAL YTICAL SCIENCE 2009年2月Feb.2009文章编号:100626144(2009)0120041206中药指纹图谱共有峰的自动识别冯启余,曹玉华3,龚立冬(江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡214122)摘　要:依托时间匹配、光谱信息辅助,利用自编的VB 程序,建立并比较了时间匹配和时间匹配参考光谱信息两种识别中药指纹图谱共有峰的方法,并成功地应用于肉苁蓉的高效液相色谱2二极管阵列检测器(HPL C 2DAD )法指纹图谱的建立。

结果表明,只需要人为设置色谱峰大小下限、保留值相对误差上限和最大吸收波长差值上限三个参数,VB 程序编制的指纹分析系统就能快速对所有样本进行共有峰识别和模糊数学处理,实现了无人工干预下的中药指纹图谱共有峰的自动识别,指纹图谱的建立过程客观,并且节省大量时间,其中参考光谱法识别结果更准确。

关键词:中药指纹图谱;共有峰识别;肉苁蓉;高效液相色谱2二极管阵列检测器中图分类号:O657.7+2 文献标识码:A中药是中华民族的瑰宝,现代化是中药走向世界、实现国际化的前提,其制剂的质量水平控制是现代化的中心环节[1]。

以指纹图谱[2,3]规范中药制剂的质量,被评价为中药质量控制的里程碑[4-6]。

国家食品药品监督管理局2002年发布了《中药注射剂色谱指纹图谱实验研究技术指南(试行)》[7]。

色谱法是研究指纹图谱的首选方法,高效液相色谱(H PL C )因具有灵敏、重现、适用对象广泛、分离效率高等特点而被广泛应用[8]。

峰匹配是指纹分析的关键,保留时间或相对保留值常常作为色谱指纹图谱的共有峰识别标准[9]。

但是,由于中药体系的复杂性和HPL C 仪器系统的微小波动,同一组分在各色谱图中的保留时间不尽相同。

中药指纹图谱摘要：实现中药现代化首先要解决的是中药的现代化质量标准问题，其关键就要建立合乎现代科学要求的“中药指纹图谱”.正如国家药品监督管理局任德权副局长指出,“中药指纹图谱的建立已是牵动行业全面进步的关键技术，其应用研究,对保证中成药功效，提高中药工业整体水平,带动中药产业现代化，推进中药走向世界,具有非常重要的意义。

"关键词：中药指纹图谱、测定、DNA、化学特征中药指纹图谱借用DNA指纹图谱发展而来，广义的中药指纹图谱包括中药材DNA 指纹图谱和中药材化学（成分）指纹图谱，狭义的中药指纹图谱仅指后者，是表达中药代谢产物化学特征的指纹图,包括光谱、波谱和色谱指纹图。

色谱指纹图谱发展最早，也是迄今为止最为重要的指纹图谱。

按谢培山先生的定义〔,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。

整体性和模糊性是它的基本属性。

色谱指纹图谱应满足专一性（或称唯一性)、重现性和实用性的技术要求[1］。

中药生产的原材料,因土壤、气候等环境因素及采收加工的不同,实际使用时不能保证药材质量的稳定,经加工提取得到的中间体,每个批次在成分含量、成分组成及各成分比例方面都不能保持一致［2].因此对中药原材料、中间体及成方制剂的质量控制在中药的应用上占据着很主要的位置。

中药指纹图谱借用了法医学上指纹鉴定的概念,对中药的化学信息以现代分析技术给予表征并加以描述，全面反映中药内在化学成分的种类与数量，对判断中药真伪优劣，控制中药原材料、中间体及成品的质量，减少批间差异,并最终控制成品的质量起到了极其重要的作用。

国家食品药品监督管理局在《中药注射剂指纹图谱研究的技术要求》中对原料药(中药材）指纹图谱的定义是：“中药材指纹图谱系指中药材经适当处理后,采用一定的分析手段，得到的能够标示该药材特性的共有峰的图谱”；中药注射液指纹图谱的定义是：“中药注射剂指纹图谱系指中药注射剂经适当处理后,采用一定的分析手段，得到的能够标示该注射剂特性的共有峰的图谱”。

中药指纹图谱概述中国科学院兰州分院甘肃省天然药物重点实验室邸多隆中药与化学药品的根本区别在于，存在于中药中的任何一种活性成分均不能反映中医用药所体现的整体疗效。

运用先进的现代分析分离手段，将复杂的天然产物分析的越细，目标越缩小，可能离中药整体疗效的距离越远。

中医药理论和实践的非线性特点要求综合评价中药的质量。

中药的化学分析由分解、微观分析向宏观、综合分析发展将成为必然的趋势，色谱指纹图谱分析是对中药及其制剂进行宏观分析的可行手段。

在充分利用现代分离分析仪器对复杂的中药多组分体系进行分离检测和表征的同时，结合化学计量学和计算机技术，最大限度地从中抽取不同特性样本中的化学信息，以整体的、宏观的、模糊的概念表达中药的特性，是指纹图谱独具有的优势。

实现中药现代化首先要解决的问题是中药的现代化标准，即中药可控、可量化的问题，解决这一问题的有效手段便是建立中药的指纹图谱。

一、指纹图谱的涵义广义的指纹图谱包括DNA指纹图谱、波谱指纹图谱和色谱指纹图谱。

常见的指纹图谱主要指波谱或色谱指纹图谱：即采用一定的方法（如HPLC，GC，TLC，HPLC-MS，GC-MS，FTIR，X-ray，UV等），建立特定对象如中药材、提取物、饮片、中药注射液等的有特征性的相对稳定的图谱，所得到的图谱可以作为鉴别和质量控制的参照依据。

这种指纹图谱强调的是“共有特征性”，属狭义的指纹图谱范畴，也属化学指纹图谱，是研究的主要对象。

二、中药指纹图谱的提出中药学是一门历史悠久的传统学科，中药是几千年来我国人民赖以防病治病的重要药物。

随着应用面的日益扩大，许多药材已面临供不应求的状况。

面对这种情况，中药市场出现了混乱，混淆品种、伪劣药材以及人为掺杂时有出现。

如平贝充川贝，棉花根充黄芪，海马中灌水泥、石灰，金银花中掺盐等等，不一而足。

因此，如何区分真伪优劣，保证药品质量已成燃眉之急。

在中药分析和研究中发现，植物药是多种化学成分的混合体，其活性成分大部分都是生物体内次生代谢产物，少数为初生代谢产物，药材本身就有它内在的不稳定性，再加上现阶段的中药农业基本不规范现状，如种植粗放，品种资源、栽培地域以及收获时节混乱，农药和化肥残留等问题的普遍存在，造成中药材生产、质量的波动性较大，难以保证中药质量稳定、疗效可靠。

中药色谱指纹图谱组分保留时间漂移的校准李博岩1　梁逸曾31　胡　芸1　谢培山2　俞汝勤3　李发美4　孙　沂41(中南大学中药现代化研究中心,长沙410083)　2(广州药品检验所,广州510160)3(湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室,长沙410082) 4(沈阳药科大学,沈阳110015)摘　要　基于光谱相关色谱方法判断复杂中药色谱指纹图谱的组分相关性,实现同一中药样本在不同实验条件下所得的色谱指纹图谱的相同组分的色谱保留时间漂移的局部最小二乘校正,为合理评价指纹图谱的品质提供较为实用的工具。

关键词　中药色谱指纹图谱,色谱峰簇,相关系数,联用色谱,局部最小二乘,光谱相关色谱2002211213收稿;2003210208接受本文系国家自然科学基金重点资助项目(No.20175036,No.20235020)1　引 言作为中药的一种质量控制模式,色谱指纹图谱可标识中药的化学特征,最大限度展示中药的整体内在品质。

通过比较色谱指纹图谱的相似程度,判断中药材或制剂真伪、考察其稳定性和一致性1,2,并为进一步研究药物的有效成分和药效作用奠定基础。

针对中药色谱指纹图谱中主要特征成分出现的保留时间的偏移问题,在光谱相关色谱3的基础上,提出局部最小二乘校正方法,以实现同一中药样本在不同实验条件下所得的色谱指纹图谱的仪器系统误差的校准,为客观评价图谱的品质及合理建立特征指纹图谱提供理论方法。

2　理论部分假定某一中药样本在不同实验条件下所得的两个色谱指纹图谱分别为矢量x 1与x 2,对应的色谱流出时间记作矢量t 1与t 2,两个图谱的第i -1个与第i 个相同组分的保留时间分别记为t 1,i -1与t 2,i -1和t 1,i 与t 2,i 。

t 1,i -1与t 1,i 区间的指纹图谱记作色谱峰簇x i1,其对应的色谱流出时间矢量记作t i1,t 2,i -1与t 2,i 区间的指纹图谱记作x i2,对应的色谱流出时间矢量记作t i2,i =1,…,q ,q 为x 1与x 2的最大相同组分数(参见图1)。

中药指纹图谱相似度评价方法的比较一、本文概述中药指纹图谱作为一种全面、综合地反映中药内在质量的技术手段，已经在中药质量控制、真伪鉴别以及新药研发等领域得到了广泛应用。

指纹图谱相似度评价则是评估中药指纹图谱质量、稳定性的重要指标，其评价方法的优劣直接关系到中药质量评价的准确性。

本文旨在对现有的中药指纹图谱相似度评价方法进行比较分析，探讨各种方法的优缺点，以期为提高中药质量控制水平提供理论支持和实践指导。

本文将首先介绍中药指纹图谱相似度评价的基本概念和研究意义，然后重点阐述几种常用的相似度评价方法，包括夹角余弦法、相关系数法、谱峰匹配法等。

在此基础上，本文将通过对比分析这些方法的计算原理、适用范围、优缺点等方面，为读者提供一个全面、深入的相似度评价方法比较视角。

本文将展望中药指纹图谱相似度评价方法的未来发展趋势，以期为推动中药现代化、国际化进程提供有益参考。

二、中药指纹图谱相似度评价方法概述中药指纹图谱相似度评价是中药质量控制领域的一个重要研究方向，旨在通过科学、客观的方法来评估中药的内在质量。

随着现代分析技术的不断发展，越来越多的相似度评价方法被应用于中药指纹图谱的研究中。

这些方法大致可以分为以下几类：谱图直观比较法：这是最简单直接的相似度评价方法，通过直接观察指纹图谱的峰形、峰位和峰强度等信息，对中药样品进行直观的比较和判断。

这种方法简单易行，但主观性较强，容易受到观察者的经验和技能影响。

相似度计算法：这类方法通过数学公式或算法，对中药指纹图谱进行量化分析，从而得出样品间的相似度。

常用的相似度计算法包括相关系数法、夹角余弦法、欧氏距离法等。

这些方法具有客观性强、结果可重复等优点，但也需要选择合适的计算参数和阈值。

模式识别法：模式识别技术，如人工神经网络、聚类分析、主成分分析等，也被广泛应用于中药指纹图谱的相似度评价中。

这些方法能够通过学习和训练，自动识别指纹图谱中的特征信息，并对中药样品进行分类和识别。