可视化褶合变换傅立叶红外光谱法用于鉴别中药材血竭

 [摘要] 目的：建立可视化褶合变换红外光谱法鉴别中药材血竭的祈方法。方法：采集傅立叶红外光谱图、采用聚类分析法和可视化褶合变换光谱变换软件以及相关系数判别定性鉴别不同产地的血竭药材。结果：16个样品的可视化褶合变换红外光谱图显示，国产、进口血竭、草血竭差异显著，与红外光谱、聚类分析结果一致。该法可以有效地鉴别不同来源血竭药材，与经典的形态分类学鉴别方法结果基本一致。结论：该方法是一种快速、简便、低耗的新型分析技术，可用于血竭中药材的定性鉴别。
    [关键词]傅立叶变换红外光谱法；血竭；可视化褶合变换；鉴别
    血竭系常用中药，为树脂类药材。国产血竭（龙血竭）是百合科植物剑叶龙血树[Dracaena cochinchinensis（L our．）s．c．Chen]的含脂木材经乙醇提取而得的树脂；进口血竭系棕榈麒麟竭（Daemonorops draco B1）果实的树脂。草血竭又名血三七，属蓼科（Polygonum paleaceum Wal1），其药效与血竭不同。国产和进口血竭的止血、消炎、散瘀、止痛等临床效用相同，但售价相差悬殊，且国产、进口血竭及草血竭很难从外观上区别。常规的血竭药材鉴别主要依靠药材性状、理化性质、薄层色谱等，这些鉴别方法操作较繁琐且需对样品作一定的处理。一直以来，傅立叶变换红外光谱法（Fouriertransform infrared spectrometry，FTIR）是纯净化合物结构鉴定的有力工具之一，近年来它在复杂体系如细胞、中药材分析等领域也有研究应用报道 。本研究采用红外光谱法采集不同产地的血竭样品光谱、用OPUS分析软件聚类分析；通过信息变换手段获取隐含在原始光谱信号中的细微化特征信息，以可视化技术实现红外光谱指纹图谱的图像显示；采用相关系数法比较指纹图谱的差异。
    l 材料和方法
    1．1 仪器和试剂 不同产地的l4个血竭样品和2个草血竭样品由第二军医大学药学院药物分析学教研室宓鹤呜教授提供并鉴定。编号l～7（广西）、9、ll（海南）、l4、16（云南）为国产血竭，8、l0、12（新加坡）为进口血竭，13、l5（云南）为草血竭。VECTOR22傅立叶变换红外光谱仪，OPUS聚类分析软件（德国Bruker公司），褶合变换分析软件。
    1．2 实验参数选择
    1．2．1 样品装样量 溴化钾压片法，装样量约为1～3mg。当样品量小于1mg，光谱信息弱，而样品量大于3mg，样品量过多，导致溴化钾样品片的模糊，光谱重现性差。
    1．2．2 分辨率 取样品约2mg，分辨率分别设置为2、4、8、16/cm 时进行测定。分辨率为2/cm时，光谱信息丰富，但噪音的影响也zui大；分辨率大于8/cm时，部分样品信息损失。本实验采用分辨率4/cm。
    1.2．3 扫描次数 扫描次数分别设置为8、16、32、64、128次进行测定。结果表明，扫描次数越多，噪音影响越小，但扫描时间长，本实验采用扫描次数32次。
    1.3 光谱分析
    1．3．1 红外光谱图采集 取干燥样品少许，按常规溴化钾压片，扫描范围4000～400/cm，分辨率4/cm，扫描次数32次。
    1．3．2 光谱数据处理 光谱聚类分析采用矢量归一化预处理，直接采用OPUS聚类分析软件以类平均距离为聚类依据作聚类分析；将采集的红外光谱图经过褶合变换处理，获取其细微化特征信息，并以可视化技术实现红外指纹图谱的计算机图像，相关系数判别将图像作为一个随机矢量，采用概率统计的方法加以处理
    2 结 果
    2．1 红外光谱和聚类分析 16个样品的红外光谱图显示，国产、进口血竭、草血竭各样品之间有差异；聚类分析结果国产血竭（1～7、9、l1、14、16）、进口血竭（8、10、12）、草血竭（13、15）各自聚类。
    2．2 可视化褶合光谱指纹谱 国产、进口血竭、草血竭各样品可视化褶合光谱指纹谱差异显著，与红外光谱、聚类分析结果一致。
    2．3 相关系数判别 11个国产血竭样品其平均相关系数大于0.94，说明其相似程度很高，国产血竭与进口血竭其平均相关系数小于0.24，国产血竭与草血竭其平均相关系数小于0.08，进口血竭与草血竭其平均相关系数小于0.22，平均相关系数显示结果良好。
    3 讨 论
    红外光谱法鉴定中药材，目前采用原谱峰位归属法较普遍，对于含有大量的淀粉、纤维素、糖等复杂成分的中药样品，它们的红外光谱图极其相似，采用原谱峰位归属法很难直接鉴别；光谱聚类分析采用矢量归一化预处理，以类平均距离为聚类依据作聚类分析，可取得较理想结果。本实验将褶合光谱用于中药材的红外光谱数据处理，通过褶合变换把中药材的物理、化学信息转换成数学信息，显示药材对红外光谱吸收特性的细微变化以及不同产地药材对红外光谱吸收特性变化的差异，并对其进行可视化处理，以直观的图像形式输出，生动形象地显示了数据所表达的内容及关系，直接提高了对信息的理解和分析。本实验考察了样品装样量、分辨率以及扫描次数等实验影响因素，与传统的溴化钾压片法较一致，但样品量以1～3mg为佳。可视化褶合变换红外光谱法鉴别中药材为无损测试方法，相对于传统的鉴别方法稳定性好，操作简便，不需要特殊的实验条件，便于统一化、标准化。而褶合变换后提供的信息量大，其直观的图像和数据输出形式便于理解和分析，可视化褶合光谱指纹谱分析在中药材的定性鉴别方面具有*的优势，拓宽了红外光谱在中药材分析领域的应用。
[参考文献]
[1] 周志宏，王锦亮，杨崇仁．国产血竭的化学成分研究[J]．中草药，2001，32（6）：484～486．