近红外光谱技术在中药鉴定中的应用与优势

李则宇

（河南医药健康技师学院，河南 开封 475000）

在我国传统文化构成中，中医药是一个重要的文化资源，为了全面地彰显出中医药对人类发展具有的重要作用，我国已经全面实施“中医药现代化建设战略”。目前，由于中药研究与开发逐渐获得广泛重视，关于中药相关组分鉴定、测定等已经成为药物质量控制、标准评价的一个重要内容。根据传统的中药鉴定技术来说，其类型丰富多样，一般包括：显微鉴定、理化检测、现代技术检测、经验检测等。对于显微鉴定、理化检测等技术而言，其操作流程过于繁琐，从某种角度来看，它受到操作者的操作技能、娴熟程度等因素的；对于经验检测技术来说，它对于操作者的实践经验有着严格的要求，同时检测结果与操作者的主观思想有很大的相关性，与中药现代化管理理念相违背。对于现代仪器分析法来说，其多见于生物DNA检测、质谱法、色谱法等，这些鉴别分析法的应用能够间接性地促进中药质量研究行业的全面发展。不过以上分析法的操作过于比较复杂，必须要对药材进行分离、提纯，整个过程耗费大量的时间及试剂，所以在大面积应用方面存在一定的局限性，而且无法达到快速鉴别与检测等目的。对此，若要创建一套完善、成熟、高效的中药质量科学评价制度，必须要通过先进的检测仪器、科学的分析方法的互相结合，所以目前迫切需要创建一个高效、精准的中药质量检测技术。当前，NIRS 技术在中药材鉴定、分析等方面能够达到快速、便捷、精准等目的，它不会耗费大量的时间与试剂，也不会破坏样品质量，甚至不会造成环境污染，所以逐渐成为一个备受关注的新型分析技术。

一、近红外光谱技术在中药鉴定中的优势

（一）近红外光谱技术在中药鉴定中的应用原理

根据美国ASTM 设置的检测标准，在中药鉴定范围内，近红外光谱的波长范围在780-252nm 之间，其吸收主体主要包括CH、OH、NH 基团的倍频、合频等。因为其吸收谱带强度小，对此若要获取相对完整、清晰的图谱一般需要耗用大量的样品，同时数据无法精简处理，再加上技术水平、实验环境等存在局限性，则不能把近红外光谱区域中的相关信息进行逐一提取。目前，由于计算机软件技术的飞跃发展，能够为解决这一难题带来帮助与支持函，对此，NIRS 技术已经成为一种操作便捷、快速且不会破坏样品的一种分析方法，它逐渐在农业、化工、医药、纺织等领域内得到全面应用。

由于近红外光谱区的吸收强度小、谱带繁琐、交叉明显，不能通过传统定性或定量技术进行分析，一定要运用化学计量学中的多元统计、聚类分析等方法给予定标检测，方可其将包含的定性、定量信息提炼出来。近红外光谱包括大量的不同类型的有机化合物，由于其包含不同的基团，同时存在不同的能级，对此在不同的化学环境下，在吸收近红外光期间，其波长是完全不一样的，所以，通过近红外光谱能够获取相关信息，它属于一个比较理想的载体。当出现近红外光照射的过程中，如果频率一样的光线与基团，一般会出现共振反应，光的能量利用分值偶极矩的变化能够随机传输给分子；如果近红外光的频率、样品振动频率不一样，那么这一频率的光是无法被吸收的。所以，如果选择频率持续性变化的近红外光照射某一物品的话，因为试样对不同频率的近红外光的吸收情况是不一样的，那么被吸收的近红外光线在某一波长区域内会变弱，但是在其他波长区域内会变强，穿透进来的红外光线通常携带一些有机物组分的结构等相关信息，利用现代检测仪器分析其光密度，由此能够鉴定其组分的类型与含量。利用鉴定穿透光线携带的信息给予检测分析，就是所谓的近红外透射技术；利用检测反射光线携带的信息给予检测分析，就是所谓的近红外反射技术。

（二）优势

通过对近红外光谱技术在中药鉴定中的应用原理能够发现：其具备的优势比较明显，具体包括：1.鉴定中药专属性。通过收集不同产地、不同采收期、不同炮制方法的样品，明确其对应的专属性来源，然后对其给予鉴别，能够将已经混淆的品种筛选出来。2.鉴别中药真伪，并对其内在质量进行科学评价。现今常见的中药鉴定法如果想要在鉴定药材质量的基础上对其真伪进行鉴别，一般是非常困难的。比如，显微鉴定法虽然能够迅速鉴定其真伪，但是无法精准、客观地评价其质量；色谱指纹图谱分析法虽然能够对中药质量给予客观、精准测定，但是却无法精准地鉴别其品种及产地。如果将有机技术与近红外光谱技术相结合，则是一个不错的鉴定方法，它不但能够鉴别中药真伪，定量分析其主成分，而且也能够创建一种标准，对整个鉴定流程进行简化处理，由此能够大大简化其中的繁琐步骤，并进一步降低其分析成本，缩短检测周期。3.鉴别道地药材并给予质量评价。一般来说，道地药材的产地、性能、化学特征等存在一定的独特性，通过近红外光谱技术能够精准鉴别，并且也能够构建对应的模型评价体系，对其质量进行综合性评价。

二、近红外光谱技术在中药鉴定中的应用概述

（一）鉴定中药品种

鉴定中药品种一般是指对其来源及真伪进行鉴别。关于品种分类来说，通过近红外光谱技术的整个操作过程相对精简，无需提供大量的样品。例如，在对白芷类中药材进行鉴定期间，选择近红外光谱技术能够发现八个品种，接下来其获得的数据则需要利用系统聚类分析技术、非线性映射模式等展开识别分析。另外，在鉴定卷柏等品种的过程中，通过近红外光谱技术能够将10 种不同品种的卷柏属药植物识别出来，并探讨它们之间的相关性。当鉴别葛根、当归、白术、白芍、魔芋等中药材的过程中，第一步需要对鉴定样品进行近红外漫反射光谱分析，接下来在相关系数表征波长不一的环境下，利用渐进窗口式相关系数确定样品光谱的相似性，然后筛选出特征波长范围不一的，并通过主成分分析法绘制样品的二维空间结构图，由此能够第一时间识别类型不同的样品，并对其真伪给予识别。总之，根据以上资料的整理能够发现：中药来源鉴别等一般是能够通过近红外光谱给予检测，但是其结果相对稳定，能够为确定中药品种真伪带来支持与借鉴。

在鉴别中药品种真伪时，校对模型创建是非常关键的，而且还必须要运用一个科学、完善的数据整理方法。例如：在98 个大黄样品的鉴别中通过近红外光谱技术进行操作，随机筛选出46 个样品，创建校正模型，接下来以小波包嫡法、主成分分析法对光谱特征进行提炼与筛选，确定Fisher 分类器并创建一个识别真伪的模型，最后能够发现，这两个技术的鉴别结果有明显的差距，前者的识别率是2.9%，后者的识别率是10.6%。这能够说明，如果数据处理方法不一样，那么最后的结果也存在明显的区别。

（二）识别产地

很多中药材的产地来源比较多的，这必然会对其质量带来极大影响。道地药材一般是指在特定区域生产获得的优质中药材，这属于大部分学者对中药质量评价的一个关键依据。并且，道地药材在作用疗效、存储条件、产量规模等方面具备的一些综合性能与其他非地道药材相比存在明显的优势，不过对于其具备的综合性能而言，主要是因为其组成及关系复杂引起的，所以，不能创建具体的评价指标系统。那么在对其产地进行鉴定期间，也是对其质量进行检测的一个重要过程。目前，近红外光谱技术在这方面的应用愈发广泛。例如，通过一项长期的调查及研究发现，通过近红外光谱能够对267 个白芷样品进鉴别，最后发现包括四个不一样的产地来源，而且其交叉验证精准率能够超过97.6%。并且，通过近红外漫反射光谱去对产地来源不一的黄柏进行鉴定，接下来借助于有机结合马氏距离、主成分分析法等创建校正模型，最后发现，其有5 个不同的产地来源。再如，在对贵州、广西、云南等不同地区的80 份重楼样品进行鉴别时，通过创建鉴别模型，能够对其不同的产地进行区分。这能够说明，选择近红外光谱技术能够更客观、全面地分析中药地道药材，这对于保护地道产区及药材等都能够提供相应的参考依据。

（三）加工炮制鉴别

在对中药进行炮制处理之后，其化学组分一般会有明显的变化，利用近红外光谱技术能够给予验证与说明。例如，蒸制生地黄之后，其还原糖含量会出现变化，但是由于蒸制的时间有差异，那么其含量变化也是完全不一样的。利用近红外漫反射光谱技术对其含量进行检测，能够确定地黄样品的蒸制时间与还原糖含量的变化关系，接下来按照标准算法聚类鉴别光谱对其进行分析，由此能够精准地识别不同蒸制时间下的样品。

（四）质量评价

由于中药的有效组分比较繁琐、复杂，在对其进行检测与评价的过程中，一般通过近红外光谱技术能够获得一个相对理想且精准的结果。例如，若要对连翘中的连翘酯含量进行检测，通过高效液相色谱法进行分析，一般需要在PLS 法的作用下创建一个近红外光谱与样品中连翘酯含量的多元校正模型，接下来对其样品进行监测分析，最后发现：HPLC检测值与预测值之间的相关系数、预测均方差等各是0.987、.0.18，所以，如果需要对大量连翘药材中的连翘酯进行检测，那么仅需通过近红外光谱技术即可迅速、精准地获得相应的结果。由此来看，近红外光谱技术是能够定量检测中药组分，并且整个操作相对便捷，结果精准等，能够用来分析大量的中药材的质量。

三、结束语

总而言之，在中药鉴定、质量评价等方面通过近红外光谱技术进行分析能够获得比较确切的结果，它对于保护样品也能够发挥积极作用。在与传统分析技术进行对比中，能够更直观地彰显出其优势，即：无损、精准、快速、绿色等。不过值得一提的是，任何检测技术的应用在中药领域内都并非十全十美的，该技术也存在一定的局限性，例如，现今近红外光谱技术的应用多见于常量分析，其检测极限通常是0.1%，无法对其进行痕量分析；而且对于其精准性来说，主要是与传统检测技术相对比的情况下才能够彰显出其优势。由此来看，在运用近红外光谱技术的过程中，必须要利用创建校正集模型来对样品实施定性、定量分析，在保障模型的稳定性、专业性的情况下，方可逐步扩大近红外光谱技术的应用范围。