近红外光谱分析技术的原理及在中药材中的应用

泽郎尼玛

(西藏昌都地区食品药品监督管理局 西藏 昌都 854000)

中医药学是我国的传统文化宝库，对预防、诊治疾病起着重要作用。我国中药材资源丰富，有利于实现中药现代化持续发展战略，加强中药质量管理是实现中药现代化的关键环节。传统中药鉴别受主观因素的影响大，有效成分测定繁琐复杂。近年来发展起来的近红外光谱技术可实现对中药的快速、高效、准确分析，有着重要的应用价值。本文主要就其在现代中药质量控制中的研究进展做一介绍。

1.近红外光谱分析技术的原理

近红外光指可见光谱区到中红外光谱区之间的电磁波，归属于中红外光谱基频的倍频及合频。近红外区中的每个谱带都可能是若干个倍频与合频谱带的组合，呈现复杂的重叠谱峰和肩峰的谱形，对于不同的物质近红外光谱的峰位、强度分布和峰形也都有细微的差别，这就是近红外光谱定性定量的理论基础。美国材料实验协会( ASTM) 规定近红外光谱范围为780 ～2526 nm(12820 －3959cm －1)［2］，这一区域的吸收，主要来源于分子中CH、NH 和OH 等基团内部振动的倍频和合频的吸收。

近红外光谱分析的特点为: (1) 不破坏样品，不用试剂，故不污染环境，属于绿色分析技术;(2) 操作简单，分析速度快; (3) 同一样本可以重复测量，成本低;(4) 测试稳定性好，具有很高的精确度; (5) 穿透深度大，适用于漫反射技术;( 6) 适用各种样本形态分析，扩展到其他许多领域。因此，该技术已经被公认为是一种" 多能分析技术" 和" 绿色分析技术"［3］。本文主要就其在现代中药质量控制中的研究进展做一介绍。

2.近红外光谱分析技术在中药材中的应用

2.1 定性分析:中药成分复杂，中药鉴别方法很多种，主要有显微鉴别、色谱法和光谱法等。这些方法大多耗费的时间比较长，需要对样品进行预处理，相比之下，近红外光谱技术则可实现中药材的快速、无损坏、在线鉴定。

2.1.1 中药材的真伪鉴别:药材的鉴别是药物质量标准的核心部分，怎样快速、准确地识别伪劣药材是目前各国共同关注的问题之一，近红外光谱法作为一种快速扫描技术，利用结合化学计量学方法，能够做到快速、准确地对多种常用药材进行鉴别。

例如，将近红外光谱与模式识别技术相结合，快速、准确地判别了外观相似的高丽参、紫云英根、天门冬根;近红外漫反射光谱分析技术结合人工神经网络方法，可快速、准确地鉴别大黄样品。

2.1.2 中药产地鉴别:我国中药品种多，产地分布广泛。不同的产地会直接影响着中草药的化学成分、药用价值和治疗效果，同一物种在不同的生长环境下质晕也会有一定的差异，因此中药材产地鉴定是保证中药的真实性、确切疗效和用药安全的重要环节。利用近红外光谱技术可以实现药材产地的快速鉴别。可以反映不同产地的同种药材在化学成分上的细微变化，在产地鉴别上有越来越广泛的应用。

例如，运用基线校正和方羞处理方法，对黄芪和人参进行了地域性鉴别;结合非线性映射法和系统聚类分析法，对不同产地的8 种白芷类中药进行鉴定研究，获得相同的结果，方法可靠。

2.1.3 中药材的同属种类分类鉴别:同属药材的化学成分相近，但种类繁多，不同种和不同产地的药材化学成分存在差异，进而可以反映到近红外图谱上，与传统的形态分类相比，近红外方法更具科学性，更加准确、快速，有利于实现中药材的规范化管理。

例如，对20 种金丝桃属植物进行了近红外光谱鉴别，利用近红外光谱数据结合聚类分析等技术达到鉴别目的，可以作为形态分类的一种参考依据;应用近红外光谱成功辨别不同种的黄柏属植物，并与液相分析的结果有很好的相关性，比液相分析更加快速，样品无损失。

2.2 定量分析:用于近红外光谱定量分析的算法属于多元校正范畴，在化学计量学中，是最活跃的研究领域之一。

2.2.1 固体样品分析:利用近红外光谱与人工神经网络相结合的方法，对大黄样品中4 种有效成分的含量有了预测，可以作为中药材复杂体系中化学组分定量测定的方法。用近红外光谱和化学计量学方法，测定黄芩药材中黄芩苷含量，对于大批药材的含量测定有很重要的意义;面对不同厂家银黄颗粒中黄芩苷含量，可以采用近红外光谱法进行快速测定，有利于实现大批量药材的快速分析。

2.2.2 液体样品分析

近红外光谱除了能分析固体样品，还可以直接分析液体样品。

例如，对于红参乙醇回流提取过程，可采取近红外光谱技术进行快速分析，为中药提取提供了在线检测方法;应用近红外光谱法实现了红花逆流提取过程中有效成分的含量测定，为实现中药提取过程质量快速检测提供了实验依据;应用近红外光谱与人工神经网络相结合，提出一种基于自组织映射神经网络的近红外光谱神经元模型，可实现对注射剂的质量控制。

3.结语

近红外光谱技术用于中药质量控制，被寓为"绿色分析技术"。近红外光谱是一门分析速度快、分析效率高、样品无需预处理，便于在线分析的样品无损失技术，可以很好地满足中草药质量控制对快速分析、原位分析、在线分析的要求［4］。未来随着近红外技术、计算机技术、光学技术等领域研究的不断深入，以及化学计量学的不断发展和完善，近红外光谱技术在中草药分析领域将有更广阔的发展前景。

［1］ 赵珺，宋治荣，王兰霞等.近红外光谱技术在中药质控中的应用［J］.中国医药导刊，2009，11(4):620 －621.

［2］ 蒋林祥.红外光谱分析技术在中药定性检测中的研究［J］.中国民族民间医药，2013，22(8):4 －5.

［3］ 李春峰.近红外光谱在中药研究中的应用［J］.求医问药(学术版)，2013，11(2):627 －629.

［4］ 史会齐，龚海燕，白雁等.近红外光谱分析技术在中药质量控制中的研究进展［J］.中国中医药现代远程教育，2009，7(11):146－148.