中藥紅外光譜分析與鑒定

前言

　　紅外光譜法是化合物結(jié)構(gòu)分析與鑒定的傳統(tǒng)方法之一，主要用來確定化合物分子所含的官能團(tuán)，或者根據(jù)其指紋特征對(duì)未知物樣品進(jìn)行鑒定。正是由于不同化合物分子的紅外光譜都有其獨(dú)特的指紋性，各國(guó)藥典都將紅外光譜法作為確認(rèn)化合物結(jié)構(gòu)的重要手段。作為復(fù)雜的混合物體系，中藥（包括中藥材、中藥飲片和中藥制劑等）的紅外光譜具有不同于單純化合物的“宏觀指紋特征”，而在此基礎(chǔ)之上建立的“多級(jí)紅外光譜宏觀指紋分析法”已經(jīng)逐漸發(fā)展成為中藥質(zhì)量控制的重要方法手段之一。 　　中藥紅外光譜宏觀指紋分析法是中藥學(xué)與分析化學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種基于中藥紅外光譜宏觀指紋特征的綜合分析方法，主要由整體分析法、三級(jí)鑒別法和專家識(shí)別法等幾類方法組成?！罢w解析法”包括主體成分解析、特定成分解析、相對(duì)含量比較等具體措施。通過官能團(tuán)指認(rèn)或者與標(biāo)準(zhǔn)譜圖比較，可以根據(jù)混合物紅外光譜上的多種成分疊加峰或某種成分特征峰對(duì)混合物的成分進(jìn)行定性分析，也可以根據(jù)特征峰相對(duì)強(qiáng)度的變化得知某些成分相對(duì)含量的改變。“三級(jí)鑒別法”建立于傅里葉變換紅外光譜、二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜以及二維相關(guān)紅外光譜三種分辨能力逐級(jí)遞增的光譜之上，主要用于解決中藥等混合物紅外光譜上譜峰重疊而難以解析的問題。將被測(cè)樣本的紅外光譜與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的藥材或制劑直接進(jìn)行比對(duì)，從而鑒別中藥的真?zhèn)闻c優(yōu)劣，稱為“一級(jí)鑒別”；譜峰疊加嚴(yán)重以致常規(guī)的紅外光譜尚不足以對(duì)中藥樣本進(jìn)行鑒別時(shí)，可利用分辨能力更高的二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜進(jìn)行分析比較，稱為“二級(jí)鑒別”；如果不同樣品間高度相似以致二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜也難以區(qū)分，則需要使用二維相關(guān)紅外光譜，稱為“三級(jí)鑒別”。與傳統(tǒng)的光譜方法相比，二維相關(guān)光譜引入了外界擾動(dòng)，將傳統(tǒng)光譜在第二維上展開，因此具有更高的分辨能力。“專家識(shí)別法”包括光譜數(shù)據(jù)庫(kù)檢索、相似度量化評(píng)價(jià)、多組分定量分析等措施。借助于光譜數(shù)據(jù)庫(kù)、模式識(shí)別和多元校正模型，可以通過計(jì)算機(jī)軟件完成對(duì)待測(cè)樣本的分析，而無(wú)需十分專業(yè)的紅外光譜知識(shí)。通過基于紅外光譜的模式識(shí)別和多元校正等化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，既可以對(duì)中藥的品種、產(chǎn)地和栽培方式等進(jìn)行有效的分類識(shí)別，又可以對(duì)特定的指標(biāo)成分進(jìn)行快速準(zhǔn)確的定量分析。 　　真實(shí)反映樣品整體信息、宏觀與微觀相結(jié)合、定性與定量分析可同步進(jìn)行等是紅外光譜宏觀指紋分析法的顯著特點(diǎn)，是其適用于中藥質(zhì)量控制的根本所在。

內(nèi)容概要

中藥是成分復(fù)雜的混合物，其分析研究與質(zhì)量控制一直是科研和實(shí)踐領(lǐng)域的重大難題。本書闡述了“中藥紅外光譜宏觀指紋分析法”的理論基礎(chǔ)與應(yīng)用實(shí)例，提出了將紅外光譜用于中藥分析與質(zhì)量控制的方法與特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。全書共9章，前兩章提出了紅外光譜法用于混合物分析的基本理論和方法，以及將紅外光譜法用于中藥質(zhì)量控制的方法優(yōu)勢(shì)，并對(duì)混合物紅外光譜解析所需的一些化學(xué)計(jì)量學(xué)方法做了簡(jiǎn)單介紹。第3章至第9章，用具體的研究實(shí)例說明紅外光譜法在中藥材、中藥飲片和中藥制劑等領(lǐng)域的研究應(yīng)用，包括中藥成分分析、炮制機(jī)理分析，以及中藥提取物、中藥配方顆粒和中藥制劑的分析。     本書重在實(shí)踐，可供化學(xué)和藥學(xué)等相關(guān)專業(yè)的師生、中醫(yī)藥領(lǐng)域的科研人員以及中藥生產(chǎn)企業(yè)的管理和檢驗(yàn)人員參考。

書籍目錄

第1章　紅外光譜法概述　1.1　紅外光譜法發(fā)展簡(jiǎn)史　1.2　紅外吸收的基本原理　　1.2.1　光的性質(zhì)與分子光譜　　1.2.2　諧振子模型　　1.2.3　多原子分子振動(dòng)　1.3　紅外光譜儀　　1.3.1　紅外光譜儀的組成　　1.3.2　色散型紅外光譜儀　　1.3.3　傅里葉變換紅外光譜儀　1.4　紅外樣品測(cè)試技術(shù)　　1.4.1　液體樣品　　1.4.2　固體樣品　　1.4.3　氣體樣品　　1.4.4　附件技術(shù)　1.5　紅外譜圖的數(shù)據(jù)處理　　1.5.1　譜圖坐標(biāo)　　1.5.2　背景與差譜　　1.5.3　平滑　　1.5.4　基線校正　　1.5.5　歸一化　1.6　紅外光譜與分子結(jié)構(gòu)　　1.6.1　官能團(tuán)的特征吸收頻率　　1.6.2　官能團(tuán)吸收頻率的影響因素　1.7　紅外光譜的解析方法　　1.7.1　紅外光譜解析三要素　　1.7.2　光譜間相關(guān)系數(shù)的計(jì)算　1.8　紅外光譜法的特點(diǎn)與應(yīng)用　參考文獻(xiàn)第2章　混合物紅外光譜解析方法　2.1　混合物紅外光譜分析原理與方法　　2.1.1　混合物分析的難題與紅外光譜法的優(yōu)勢(shì)　　2.1.2　混合物紅外光譜宏觀指紋特征　　2.1.3　混合物紅外光譜解析難題　2.2　混合物紅外光譜分析方法　　2.2.1　整體解析法——主體成分解析　　2.2.2　整體解析法——特定成分解析　　2.2.3　整體解析法——相對(duì)含量比較　　2.2.4　三級(jí)鑒別法——經(jīng)典紅外光譜　　2.2.5　三級(jí)鑒別法——二階導(dǎo)數(shù)光譜　　2.2.6　三級(jí)鑒別法——二維相關(guān)光譜　　2.2.7　專家識(shí)別法——光譜數(shù)據(jù)庫(kù)檢索　　2.2.8　專家識(shí)別法——相似度量化評(píng)價(jià)　　2.2.9　專家識(shí)別法——多組分定量分析　2.3　混合物紅外光譜分析優(yōu)勢(shì)　2.4　中藥標(biāo)準(zhǔn)化與紅外光譜法　參考文獻(xiàn)第3章　中藥材成分紅外光譜分析　3.1　中藥材主體成分分析　　3.1.1　高油脂類藥材　　3.1.2　高蛋白類藥材　　3.1.3　高淀粉類藥材　　3.1.4　高蔗糖類藥材　　3.1.5　高水蘇糖類藥材　　3.1.6　高鞣質(zhì)類藥材　3.2　中藥材所含無(wú)機(jī)物分析　　3.2.1　草酸鹽　　3.2.2　硫酸鹽　　3.2.3　磷酸鹽　　3.2.4　碳酸鹽　　3.2.5　硅酸鹽　3.3　中藥材特定成分分析　　3.3.1　黃連-鹽酸小檗堿　　3.3.2　淫羊藿-淫羊藿苷類　　3.3.3　葛根-葛根素　　3.3.4　肉蓯蓉-肉蓯蓉苷類　參考文獻(xiàn)第4章　中藥材紅外光譜三級(jí)鑒別　4.1　藥材真?zhèn)舞b別　　4.1.1　甘草與刺果甘草　　4.1.2　防風(fēng)與沙茴香　　4.1.3　黨參與夜關(guān)門　　4.1.4　八角茴香與莽草　　4.1.5　柴胡與大葉柴胡　　4.1.6　東阿阿膠與假阿膠　　4.1.7　山茱萸與山楂　4.2　藥材產(chǎn)地鑒別　　4.2.1　不同產(chǎn)地廣藿香　　4.2.2　不同產(chǎn)地貝母　4.3　藥材部位鑒別　　4.3.1　草烏不同部位　　4.3.2　刺五加不同部位　4.4　藥材栽培方式鑒別　　4.4.1　野生與栽培丹參　　4.4.2　不同方式栽培人參　參考文獻(xiàn)第5章　中藥材紅外光譜模式識(shí)別第6章　中藥炮制紅外光譜分析第7章　中藥配方顆粒紅外光譜分析第8章　中藥提取物紅外光譜分析第9章　中藥制劑紅外光譜分析附錄A　中藥紅外光譜實(shí)驗(yàn)方法345 附錄B　常見有機(jī)化合物的特征紅外吸收347

章節(jié)摘錄

　　混合物中含有很多不同的分子，這些分子具有多種多樣的官能團(tuán)。根據(jù)紅外光譜的基本理論可以知道，分子官能團(tuán)的紅外吸收是有規(guī)律可循的。在不同的化學(xué)環(huán)境下，同一種官能團(tuán)的吸收峰位置會(huì)有所差別，但總是在一定的光譜區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)?；旌衔镏卸喾N分子可能具有同一種官能團(tuán)，雖然所處的分子結(jié)構(gòu)有所不同，但是其吸收峰位置也必然會(huì)存在于某一特定的光譜區(qū)域內(nèi)。因此，可以將不同分子中的同一類官能團(tuán)看作一個(gè)整體，根據(jù)其在混合物紅外光譜上表現(xiàn)出的疊加峰進(jìn)行整體成分結(jié)構(gòu)鑒定，給出混合物中所含物質(zhì)群組的信息?！　〖t外光譜具有極強(qiáng)的指紋特征性，物質(zhì)在結(jié)構(gòu)或含量上的變化都會(huì)在其紅外光譜上表現(xiàn)出來?；旌衔锏募t外光譜與其所含成分密切相關(guān)，當(dāng)混合物的組成有所變化時(shí)，其紅外光譜必然也會(huì)隨之發(fā)生相應(yīng)的改變。這種光譜上的改變可能是極其微弱的，但是使用具有足夠分辨能力的譜圖解析技術(shù)，總是能夠?qū)⑵浒l(fā)掘出來的。因此，可以根據(jù)紅外光譜上的差異對(duì)不同的混合物樣本進(jìn)行整體鑒別?！　』旌衔锏募t外光譜可以近似看作所含各種組分紅外光譜的疊加，因此某些特定成分的特征吸收峰依然可以在其中表現(xiàn)出來，只是其強(qiáng)度和數(shù)量會(huì)因?yàn)樵摻M分含量的差異而有所不同。通過一定的光譜分辨率增強(qiáng)技術(shù)和化學(xué)計(jì)量學(xué)方法，可以根據(jù)混合物的紅外光譜對(duì)所含某種特定成分進(jìn)行定性與定量分析?！　「鶕?jù)上述分析可知，混合物的紅外光譜所具有的特性不同于傳統(tǒng)意義上純化合物紅外光譜的指紋特征。例如，純化合物的紅外光譜吸收峰給出其結(jié)構(gòu)中所含官能團(tuán)的信息，而混合物的吸收峰則說明其中含有某類具有相似官能團(tuán)的分子。另外，不同純化合物的紅外光譜差異比較顯著，一般通過直接觀察即可分辨，而不同混合物的紅外光譜差異可能很微弱，需要借助一些如導(dǎo)數(shù)光譜等分辨率增強(qiáng)技術(shù)來進(jìn)行鑒別。為了區(qū)分混合物與純化合物紅外光譜的性質(zhì)差異，我們將混合物紅外光譜的指紋特征稱為“宏觀指紋特征”，而基于這種光譜特征的一系列混合物紅外光譜分析方法，可稱為“多級(jí)紅外光譜宏觀指紋分析法”，其基本思想是：根據(jù)混合物紅外光譜上的疊加峰得到其中所含物質(zhì)群組的結(jié)構(gòu)信息，使用相應(yīng)的光譜分辨率增強(qiáng)技術(shù)對(duì)不同樣本進(jìn)行區(qū)分鑒別，借助一定的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法對(duì)某些特定成分進(jìn)行定性與定量分析。

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