中药指纹图谱概述

百度文库 - 让每个人平等地提升自我

1 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，百度文库 - 让每个人平等地提升自我

2 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。另外中药的药效也不是单一的组分在起作用，而是多种活性成分共同作用的结果。在中医理论指导下的中药，尤其是复方制剂，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。单一活性成分的测定在中药的研究中不能说明中药质量的好坏，在中医的研究中也没有多大的实际意义。中药的最大优势在于中药的复方，所以研究复方在中药的成分与中医理论的关系才可能真正促进中药的发展。也就是说在药效、毒理、临床试验已经确认该品种安全有效的情况下，凭借一个系统、专属、稳定、实用的指纹图谱（或图像）来宏观地、综合地分析与评价产品的真伪，同时又能判断质量的好坏，比用任何一种单一成分所提供的信息要丰富的多。综合分析与整体分析是分析中药的必然趋势，也是中药研究发展的必然反映。

国家食品药品监督管理局在2000年印发了《中药注射剂指纹图谱研究的技术要求（暂行）》和《中药注射剂色谱指纹图谱实验研究技术指南（试行）》，为中药的研究、中药质量控制方法学上的突破奠定了坚实的基础。它能够很好地表达或体现植物药复杂成分的一致性，中药指纹图谱是中药现代化的关键；各种资料也表明，发达国家对指纹图谱的适用性也是认可的，所以指纹图谱是实现中药国际化的关键，中药指纹图谱是中药质量控制的里程碑。

三、中药指纹图谱研究内容

1、波谱法指纹图谱研究内容 中药指纹图谱研究的波谱法包括：傅里叶变换红外光谱（FTIR）指纹图谱；紫外光谱（UV）指纹图谱；X射线（X-ray）指纹图谱；百度文库 - 让每个人平等地提升自我

3 核磁共振（1HNMR）指纹图谱；质谱（MS）指纹图谱等。

2、色谱指纹图谱研究内容 色谱指纹图谱包括：气相色谱（GC）指纹图谱；薄层色谱（TLC）指纹图谱；高效毛细管电泳（HPCE）指纹图谱；高效液相色谱（HPLC）指纹图谱及与一些光谱联用技术。

（1）气相色谱法（GC）指纹图谱研究进展

气相色谱适用于挥发性组分的分离检测，在中药指纹图谱的研究中进行得较早。洪筱坤、王智华等建立了柴胡、檀香及麝香的气相色谱相对保留值指纹图谱(GC-FPS)。凌大奎等用规范化的色谱分离条件测定了6种常用中药砂仁、当归、苍术、柴胡、蒿木和香附的挥发油成分的GC保留指数（GCRI），kovats保留指数被认为是鉴定化学成分的气相最佳保留指数，该保留指数在三个实验室的RSD<1%。苏薇薇对45个细辛样品进行了GC-MS测定，并从样品挥发油组分总离子流图中获取了不同种细辛样品化学本质差异的数量化分类特征。经过PRIMA(Pattern Recognition by Independent

Multicategory Analysis)法处理实现了计算机对3种细辛的鉴别与分类，结果与实验相符。

气相色谱方法具有高效、高灵敏度、样品用量少和分析速度快等优点,主要用于中药挥发性成份的分离鉴定，目前在指纹图谱研究中应用较多。气相色谱的主要缺点是对高分子化合物和热不稳定化合物的分析有困难，在一定程度上影响了其在实际分析中的应用。

（2）薄层色谱法（TLC）指纹图谱研究进展

薄层色谱的原理是将固定相在玻璃等载板上涂布成均匀的薄层，将被分离物质点在薄层的一端，置展开室中，流动相也就是常说的展开剂，借用毛细作用从薄层点样的一端展开到另一端，在此过程中不同物质可以得到分离。用固定波长对薄层展开的各斑点进行指纹图谱扫描得到色彩丰富的斑点，分别进行薄层层析和薄层扫描，根据比较得到的薄层色谱荧光色彩的不同可以在同一板上形象地比较各样品的异同。

TLC因其具有分析速度快、操作简便、经济、结果直观形象、应用范围广等特点，百度文库 - 让每个人平等地提升自我

4 而得到广泛应用。TLC作为主要的鉴别方法被多国植物药典收载。近年来，TLC指纹图谱的研究也较多。谢培山等在优化的规范操作条件下得到对人参、西洋参、三七的TLC荧光彩色图像，在同一板上形象地比较了3个样品的异同。颜玉贞等对黄连中所含原小檗碱型生物碱进行了薄层色谱分离。李彩君等对高良姜中黄酮类成分进行了TLC指纹图谱研究，可有效地鉴别高良姜。随后何作民等又对六味地黄丸、蛇胆等中药材进行了TLC指纹图谱研究。TLC可同时鉴别多个样品，但同时也存在着效能低、灵敏度差的缺点。而且其层析系统是一开放体系，要想得到稳定、重现性好的图谱，必须严格控制实验条件。其提供的信息有限，对于成分复杂的中药及其复方制剂，难以用TLC指纹图谱来鉴别及评价质量。

（3）毛细管电泳（HPCE）法指纹图谱研究进展

毛细管电泳又名高效毛细管电泳，其原理是以高压电场为推动力，分析物在毛细管中按照淌度的差别实现高效、快速的分离。毛细管区带电泳（CZE）和胶束电动毛细管电泳（MECC）是中草药常用的分离模式。HPCE既可结合联用技术建立复方中药的指纹图谱，又可进行多种有效成分或指标成分的定量，还可用于体内药物的分析，开展有效成分研究。Shuenn-Jyi Sheu等用毛细管电泳法测定“三黄泻心汤”中的六种生物活性物质，其实也就是一种指纹图谱研究。国内的王寅等也用毛细管电泳方法对不同产地的大青叶药材的理化特性的差异进行研究，依据电泳图谱中特征峰的迁移时间和峰面积，有效地鉴别不同品种大青叶药材，这是以药材化学成分为依据鉴别中药的HPCE法。另外，龙虹等也报道了金银花、银黄口服液和双黄莲的毛细管电泳图谱中均含有许多的未知峰，显示了高效毛细管电泳在做出指纹性方面的能力。

研究与实践表明, HPCE 与其他色谱方法相比，具有分离效率高、分析速度快、应用模式多样、样品用量少、灵敏度高等优点，近几年在中药指纹图谱研究中获得较多应用。HPCE 指纹图谱在分析中也存在有不足之处，主要是重现性差，降低了HPCE

在药物指纹鉴别的可靠性。因此在指纹鉴别过程中，必须提供标准样品才能对待检样品进行指纹鉴别, 在某种程度上限制了HPCE 指纹鉴别的广泛应用。

（4）高效液相色谱(HPLC)指纹图谱研究进展 百度文库 - 让每个人平等地提升自我

5 HPLC 是具有高灵敏度、高选择性、高效、快速的分离分析技术。在药品的质量控制、中药的成分研究等方面都是重要的分析手段，药典中鉴别项下越来越多的使用到此方法。因此，建立中药色谱指纹图谱，HPLC方法是最基本的选择。

纯粹的红外光谱，是由分子的振动-转动能级跃迁引起的，只能反映官能团的信息，而不能全面反映中药成分的完整性。由于紫外光谱是电子光谱，吸收光谱的峰位取决于电子能级差，它反映的是分子的电子结构特征。一般只有一个或几个宽吸收带，而曲线变化也不大。在众多的有机化合物中，不同的化合物可能有很相似的吸收带。由于中药成分的复杂性，峰的相互干扰和吸收峰叠加，如果没有经过色谱的分离，它就失去了鉴别的意义。再说紫外光谱只能研究中药成分中不饱和的成分，也缩小了它的使用范围。色谱技术中薄层色谱法简便易行，但是薄层色谱所提供的数据太有限，很难反映几十种、上百种化学成分组分的复杂体系，并且薄层色谱是在一个开放的体系中进行的，外界对它的影响很大，给实验带来很大的误差和难度。气相色谱缺乏对高分子化合物和热不稳定化合物的分离分析。毛细管电泳对色谱峰的归属具有较高要求。另外，NMR、MS指纹图谱研究的代价很高，如果不用联用技术，它们对中药的鉴别作用也是非常有限的。

高效液相色谱及其联用技术正好在某些方面弥补了以上方法的缺陷，在中药质量控制方面独占鳌头，所以也成为中药在质量控制方面的首选。中药高效液相色谱具有分离效能高、分析速度快、重现性好、检测手段多、易操作等优点成为指纹图谱研究的首选。液相色谱作为一种成熟的方法，同时又能全面反映中药成分的完整信息，用于控制中药的质量至少现在来说没有一种其它方法比其更可行，更科学，也更可靠。

具体说来，色谱指纹图谱可以定义为利用色谱技术，以采集足够多有代表性的样品、训练有素的操作、规范的方法学评价和严格的验证为前提，而得到的中药的指纹图谱，而这种图谱应该满足专属、系统、稳定、实用的要求。由此而得到的指纹图谱还应该有“可续性”。所以它是一种综合的、可量化的鉴别手段，整体性和模糊性是它的基本属性。它是当前符合中药特色评价中药真实性、稳定性和一致性的质量控制模式之一。 百度文库 - 让每个人平等地提升自我

6 所谓的专属性即唯一性，就是在指纹图谱操作中，一种植物有一个特征的指纹图谱，不能与其它药材的指纹图谱等同。所谓的系统性其实与专属性是统一的，是对专属性的补充，举例来说所有的同种药材的指纹图谱都应该有其共有的性质，在指纹图谱中也就是所谓的共有峰。所谓的稳定性是指在现有条件下，包括色谱前的预处理和整个的色谱过程，在不同的实验室之间和不同的实验者之间或两者兼顾的条件下，所得的色谱指纹图谱在能接受的误差条件下是一致的。具有良好的稳定性，实用性才能得到保障，前三者都是取得到良好实用性的充分条件。