中兽药和红外光谱的天然整体观

樊克锋 ，胡立磊 ，郭永刚 ，汤法银 ，王长林

（1.河南牧业经济学院，河南 郑州 450011；2.河南医学高等专科学校，河南 郑州 451191）

1 中兽药化学成分整体多样性特点

1.1 中兽药化学成分的种类

中兽药化学成分的种类复杂多样（如表-1），其中有大分子小分子、水溶的脂溶的、挥发的不挥发的、有机的无机的、有活性的无活性的、有初级代谢物次级代谢物等，这些化学成分都是天然形成的，并且是整体存在的。

表-1中兽药化学成分的种类

1.2 中兽药化学成分的整体辩证观

中兽医基础辩证学说指出物质是天然存在的，既有整体观又有辩证性，即相互依存、相互转化，又不可分割。中兽药化学成分的存在符合中兽医整体辩证观，它们也是天然形成、整体存在、相互转化、相互依存、浑然一体、不可分割的。

1.2.1 一味中兽药(复方)有多种（类）成分。除个别矿物药外几乎没有一味是含单一成分，都是多种类的化学成分共存，表现不同的化学性质，具有不同的药学作用和“一药多性”的特点，如三七具有活血止血双向作用，大黄及其炮制品具有致泻和止泻作用。那么一个复方里就有更多化学成分，君臣佐使配伍上往往具有更好的协同作用。

1.2.2 一种（类）成分在多种中兽药存在。做为天然生成中兽药化学成分，具有相同生物合成途径的或亲缘关系相近的中兽药，其主要化学成分往往相同或相近，也具有相同或相近功效，所以临床用药有同病异治之理。如含有蒽醌类化合物的中兽药都具有泻下作用，含油脂的种子类中兽药多具有润肠通便之效。

1.2.3 活性非活性成分生物代谢是相关的。任何一种生物其所含化学成分的生物合成途径都是规律的。具有显著活性的化学成分往往是次级代谢产物如生物碱、黄酮及各种糖苷等，但其物质基础都是初级非活性的营养代谢产物如蛋白、多糖及脂肪等。所以，活性与非活性成分生物代谢是相关的，初级代谢的非活性成分不仅是生物生命物质基础，也是具有活性的次级代谢产物的物质基础，可以说非活性物质具有活性佐性或具潜在活性。它们之间的相关性往往受自然生态环境、采收时限、产地加工、炮制技术等因素影响。

1.2.4 有效成分和无效成分界限是相对的。既然活性与非活性成分生物代谢是相关的，那么药学上所谓的有效成分和无效成分就没有严格界限，只是相对而言，且一般在物质量上来说，所谓的无效成分往往是多于有效成分，所以在实际的制剂或分析过程中除去无效成分同时有效成分也会同时降低。随着现代药学研究表明，越来越多的传统意义上的所谓无效成分是具有一定特殊活性的，如多糖具有提高机体免疫的作用；鞣质具有抗衰老作用等。

1.2.5 (复方)大多数成分研究还是未知的。尽管近些年中兽药化学成分基础研究取得了很大的成果，但未研究领域还占绝大部分，尤其复方及复方合制过程中产生的新物质。因此中兽药化学成分种类研究和成分间相互作用研究还存在巨大的灰色区，并且这个灰色区因多种因素影响是可变的。

1.2.6 影响中兽药化学成分整体多样性的因素。影响中兽药化学成分整体多样性的因素比较多，并且大多是难以控制的。如：生态环境、生物物种、种植栽培、产地加工、炮制技术、制剂工艺、复方组合及临床应用等等，涉及到生态环境、资源种资、GAP种植、GMP生产及医疗保健这多产业。诸多因素是客观存在且相互影响，都对中兽药化学成分产生很大影响，所以导致中兽药化学成分不仅具有整体多样性特点，同时也具有个体差异性特点。所以事实上，用一个或几个指标成分来表征中兽药化学成分的整体多样性是不客观的，也是“不靠谱”的！何况，中兽药化学成分研究还存在很大“灰色区域”，并且这个“灰色区域”受以上诸多因素影响而变化！总之，中兽药化学成分的整体性、多样性、相关性、相对性、差异性及灰色性等特点的存在，表明在中兽医理论和临床应用指导下的中兽药其多样性化学成分也具有整体辩证观。

1.3 中兽药化学成分整体多样性意义

中兽药化学成分整体多样性的物质基础，体现和满足了中兽医治病防病的根本原则和临床需要整体辨证施治。用现代药学理论解释，中兽药治病防病的原理就是：多成分、多作用、多途径、多靶点。这和经典中兽医药理论“整体辨证施治”是相通的。尽管中兽药是一个复杂的混合物体系，但具有其自身高度整体辨证的统一性，既有单味药的四气五味、升降沉浮、性味归经等整体辩证统一，又有中兽药方剂的君臣佐使、相须相使等整体辩证统一。例如单味药麻黄，味辛微苦性温，归肺膀胱经，发汗解表，宣肺平喘，利水消肿。原因在于含有多种化学成分。如挥发油（松油醇）-味辛性温-刺激发汗降低体温-发汗解表；麻黄碱-味苦-松弛支气管平滑肌-宣肺平喘-归肺经；伪麻黄碱-味苦-收缩血管兴奋泌尿-利尿消肿-归膀胱经。复方黄连解毒汤，本方以泻火解毒为主，用于火毒充斥三焦。方中：黄连泻中焦之火，为君药；黄芩泻上焦之火，为臣药；黄柏泻下焦之火；为佐药；栀子泻三焦之火，为使药。导热下行，引内热从小便外出。

1.4 客观表征中兽药化学成分整体多样性的必要性

尽管现代仪器分析方法和手段很多，如紫外、红外、核磁、质谱、液相、气相等等，但一个老问题一直存在：即如何客观的表征中兽药化学成分“整体多样性和个体差异性”之特点?换句话说，就是用什么样物理器械（分析技术）、计算机软件、数学理论和化学语言，来客观表征中兽药化学成分的整体多样性和个体差异性？结合中兽医临床整体辩证的用药特点，所以表征和评价中兽药根本原则应该是在中兽医药理论和临床应用特点的指导下，从整体宏观层次上辩证地看待、评价和审视，建立一种宏观整体鉴别、分析中兽药，控制中兽药质量的方法，做好中兽药质量控制管理工作，推动中兽药现代化建设。

2 红外光谱特征信息的整体全息性特点

红外光谱作为经典的分子结构分析手段之一，至今仍然在官能团结构解析、未知物结构鉴定等应用中具有独特且不可取代的地位。随着高通量高分辨傅里叶变换红外光谱仪问世及、计算机辅助解析技术发展及红外光谱与化学计量学等学科结合。使得红外光谱仪器不仅便携化、智能化，更使得红外光谱法从传统的对于单一物质分析扩展到对复杂混合物体系（生物组织、中兽药、食品等）分析。

2.1 中兽药复杂混合物红外光谱特点——宏观指纹特征

中兽药复杂混合物红外光谱的产生与纯化合物有所不同。混合物是多种分子的集合，每种分子结构中都有一些特定的基团（官能团），从而混合物可以看作是众多分子基团的集合。不同的分子基团具有不同红外吸收，某种分子的红外光谱可以看作其所有基团的吸收峰集合。所以，复杂中兽药混合物的红外光谱本质就是所含各种分子的光谱叠加谱，也可以看作是所有基团的吸收峰的叠加，因此，特定成分的特征吸收同样可以在其中表象出来。特定成分的特征吸收峰表现程度与其含量有直接关系。一般来说，某特定成分在混合物中所占比例越大，其特征峰在混合物红外光谱上的表现的相对强度越大、特征越多，同理，混合物整体红外光谱与该成分纯化合物光谱就会越相似。中兽药复杂混合物红外光谱与其各成分组成密切相关。组成一定时，其混合物整体红外光谱也是一定；成分组成变化时，其混合物整体红外光谱也随之发生相应变化。

总之，中兽药复杂混合物红外光谱所具有的特性不同于纯化合物红外光谱。纯化合物红外光谱给出其结构中所含官能团的信息，而混合物红外光谱给出的是不同组分中同一官能团整体的物质群组信息，由这个物质群组信息可以得知各组分中所含有的主要官能团，同时也得知混合物中组分的分类归属。纯化合物红外光谱特征差异显著，可以直接观察分析，而混合物红外光谱特征差异微弱，需要借助分辨增强技术（如二阶导数谱及二维相关谱等）来分析。所以。为了区分混合物与纯化合物红外光谱的性质差异，将混合物红外光谱的指纹特征称为“宏观指纹特征”。

2.2 红外光谱表征中兽药复杂混合物体系的方法学

红外光谱技术检测分析复杂混合体系的中兽药，其光谱特征具有化学信息整体综合性特点与优势，其指纹性如同单一组分一样，光谱中的峰位、峰形、峰强度代表着体系中所含相应各种基团的谱峰，它反映的是一个混合体系中各种成分的叠加谱，不同混合体系其相应的化学组成不同，会引起分子光谱整体谱图的变化，因此便构成谱图的整体宏观“指纹”性。凭借这些整体宏观“指纹”特征，可以直接地或者借助数学处理进行中兽药的鉴定与质量评价。针对红外光谱分析中兽药复杂混合体系，清华大学孙素琴教授根据混合物红外光谱整体宏观特征建立了一系列针对性方法，即“多级红外光谱宏观指纹分析法”[1-2]，具体概括为“三大方法九大措施”。如表-2。

表-2复杂混合物体系多级红外光谱宏观指纹分析法

二阶导数光谱 特定成分解析 相似度聚类分析二维相关光谱 相对含量比较 多组分定量分析

利用红外分析中兽药的原则：从整体分析到特征分析，先定性分析再量化分析。具体方法：首先，不分离，即分析：即样品无损、无化学处理，既不破坏单味中兽药化学成分的整体性。次之，边分离，边分析：依光谱特征或分析需要进行特定波段（特征峰）及特定化学部位分析。再者，边结合，边分析：第一，结合《药典》，把药典文字表述数字化图谱化（即“靠谱”）；第二、结合文献资料，把中兽药生物学特征、化学性质及药学特点等进行红外相关分析；第三，结合其他如色谱等方法进行红外相关分析。

2.3 红外光谱对中兽药进行整体质量评价的特点

中兽药现代化发展之基础和关键是中兽药化学物质基础表征和中兽药质量标准的研究。中兽医临床整体辩证施治原则需要中兽药化学成分的整体多样性；红外光谱特征的信息整体性表征中兽药化学成分的整体多样性。因此红外光谱对中兽药进行整体质量评价具有以下特点：

2.3.1 无损 样品的无损处理，既不破坏单味中兽药的整体性（四气五味、升降沉浮、性味归经等的整体统一），又不破坏方剂配伍性（君臣佐使、相须相使等的整体统一），符合中兽药整体辩证观理论，也符合分析化学向综合分析和整体分析发展的必然的趋势。

2.3.2 无化学处理 一方面，实验样品无化学处理的过程，大大减少了检测结果误差产生的因素，另一方面，实验样品无化学处理的结果是无污染、无腐蚀，符合当今倡导的回归自然环保的大潮。

2.3.3 快速、有效 在中兽药现代化的进程中，中兽药质量和中兽药生产工艺过程的在线质量控制是两个最重要的因素。利用红外光谱技术快速、有效、易行可控、产业化程度高的检测能力，为生产过程的在线、现时检测和药检部门建立快速质检反应机制提供新的技术手段。符合静态分析化学向动态过程分析发展的趋势。

参考文献

[1]孙素琴,周群,陈建波.中药红外光谱分析与鉴定[M].北京：化学工业出版社，2010.

[2]孙素琴,周群,陈建波.红外光谱分析技术[M].北京：中国质检出版社，中国标准出版社，2013.