全 文 ： 1194 第 二 军 医 大 学 学 报
Acad J S ec Mil Med Univ
2005 Oct;26(10)
实验研究
近红外光谱法测定药用大黄中 4种蒽醌类成分
Near infrared spectroscopy in determination of 4 anthraquinones in Rheum of f icinale Baill
范积平1* ,张贞良1 ,张柳瑛1 ,吴玉田2
(1. 解放军第 421 医院药剂科 , 广州 510310;2. 第二军医大学药学院药物分析学教研室 , 上海 200433)
[ 摘要] 目的:建立大黄主要活性成分蒽醌类化合物含量测定的近红外光谱法(nea r infra red spectro scopy , NIRS)。方法:以
高效液相色谱法测定 3 个不同产地大黄的大黄素 、大黄酚 、大黄酸 、芦荟大黄素的含量 ,并用 41 个样品建立近红外光谱校正方
程并经优化 、验证 , 预测大黄样品中各主要活性成分的含量。结果:4 种主要活性成分的优化模型的决定系数 、预测均方差 、最
佳主成分数分别为:大黄素 97. 28 、0. 139 、7 ,大黄酚 95. 56 、0. 112、5 , 大黄酸 99. 40、0. 0412 、6 ,芦荟大黄素 98. 56 、0. 0438 、4。测
定样品的预测回收率分别为(101. 83±3. 50)%、(98. 55±2. 28)%、(99. 72±2. 97)%、(101. 39±2. 67)%。结论:近红外光谱
法测定中药组分的预测模型建立完成后 ,准确度 、精密度逼近建立模型时所用的含量测定参比方法 ,但更简便 、快速。
[ 关键词] 药用大黄;近红外光谱法;蒽醌类
[ 中图分类号] R 917 [ 文献标识码] B [文章编号] 0258-879X(2005)10-1194-02
[ 基金项目] 全军医药科研“十五”规划课题(01Z064).
[ 作者简介] 范积平(1971-),男(汉族),主管药师.
*Corresponding autho r. E-mail:f an jipingmail@21cn. com
大黄(Radi x et rhizoma Rhei)为蓼科植物掌叶大黄
(Rheum Palmatum L. ), 唐古特大黄(Rheum tanguticum
Maxim. ex Reg)或药用大黄(Rheum of f icinale Baill)的干
燥根和根茎 ,主要产于我国西部地区 。大黄具有多种药理作
用 ,其主要有效成分为多种蒽醌类化合物。为控制不同产地
大黄及其制剂的质量 ,已建立了多种蒽醌类化合物含量测定
的方法 ,如高效液相色谱法等[ 1] 。这些方法结果比较准确 ,
但操作不够简便 、快速。 近红外光谱(near in f rared spec-
troscopy , NIRS)具有快速 、无损 、原位与无消耗等特点 ,已广
泛地用于石化 、农业和食品等领域 , 近年来也开始有在复杂
天然药物(中药)分析方面的研究报道[ 2 , 3] 。 本研究采用
NIRS 建立了同时测定大黄药材中 4 种蒽醌类衍生物含量的
方法 ,该法简便 、快速 、准确 , 可用于大批量大黄药材的质量
评定。
1 材料和方法
1. 1 仪器和样品 大黄为 2004 年 3 ～ 4 月期间采购于甘
肃 、青海 、陕西等地 ,由南方医科大学(原第一军医大学)中药
鉴定教研室奚林明老师鉴定为药用大黄 Rheum o f f icinale
Baill(其中 2 个为伪品大黄:f ranzenbachii munt.)。大黄
素 、大黄酚 、大黄酸 、芦荟大黄素对照品均购自中国药品生物
制品检定所。 Bruke r VECTOR 22 /N 傅立叶变换近红外光
谱仪 ,漫反射积分球附件 , OPUS 软件。Waters 高效液相色
谱仪 , 510 型高压泵 , 906 二极管阵列检测器 , Millenium2010
管理系统。Hype rsil C18色谱柱(25 mm ×4. 6 mm , 5 μm),
乙腈(色谱纯),重蒸水 , 其余试剂均为分析纯。
1. 2 近红外光谱采集 将 50 个不同产地 、不同采收时间采
集的大黄样品与 2 个伪品大黄分别粉碎 , 过 80 目筛 , 取约 2
g置测量杯中 ,按下述实验条件进行扫描:测样方式:积分球
漫反射 ,分辨率:8 cm - 1 ,扫描次数:64 次 , 扫描范围:3 700～
12 000 cm - 1 ,温度 20℃, 空气湿度 70%。 每个样品重复 5
次 , 求平均光谱 , 50 个药用大黄样品的近红外光谱叠加见
图 1。
图 1 50 个药用大黄样品的近红外光谱图
1. 3 H PLC 分析 上述 50 个大黄样品分别按文献[ 1] 方法
测定大黄素 、大黄酚 、大黄酸 、芦荟大黄素的含量(n=3)。
1. 4 数据处理 应用 Bruker OPUS /QUANT-2 定量分析
软件中 PLS 法进行数据处理 , 其中 31 份样品作为校正样品
集 , 10 份样品作为预测样品集。 进行 F 检验 , 检查溢出值;
用校正样品集进行内部交叉验证 , 确定最佳主成分数;用预
测样品集作外部验证 ,检验模型(校正方程)的预测能力。
1. 5 精密度及回收率实验 任取一个预测样品 , 重复扫描
7 次 , 将所得光谱代入建立的校正模型计算含量 ,以考察方法
的精密度和回收率。
1. 6 样品含量预测 取 50 个大黄样品中的除建模样品集
41 个样品以外的 9 个大黄样品(分属 3 个产地 ,各 3 批)与 2
个伪品大黄样品的近红外光谱 ,用校正方程预测 9 个大黄样
品和 2 个伪品中 4 种成分的含量。 同时计算预测值与
HPLC 测定结果之间的比值(即为预测回收率)。
第 10期. 范积平 ,等. 近红外光谱法测定药用大黄中 4种蒽醌类成分 1195
2 结 果
2. 1 校正方程的建立和评价 见表 1。用建立数学模型
(校正方程)的方法预测中药样品中的各成分含量的准确性 ,
主要取决于建模时校正样品的代表性和标准值(本实验由
HPLC 法测得)的准确性。本实验采用来自 3 个产地的同品
种的 41 个大黄样品共同建模 , 内部交叉验证与外部验证的
结果表明 , 大黄素的均方根误差与评估均方差相对最不理
想 , 但仍符合定量要求 , 表明该模型对预测不同产地大黄样
品的组分含量基本可行。
表 1 药用大黄中 4 个蒽醌类化合物成分的内部交叉验证与外部验证结果
成分 内部交叉验证决定系数(%) 均方根误差 最佳主成分数
外部验证
决定系数(%) 预测均方差 评估均方差 最佳主成分数
芦荟大黄素 95. 57 0. 057 5 5 98. 56 0. 043 8 0. 048 2 4
大黄素a 97. 58 0. 105 6 97. 28 0. 139 0. 073 3 7
大黄酸 97. 97 0. 061 1 7 99. 40 0. 041 2 0. 060 4 6
大黄酚 98. 83 0. 060 1 9 95. 56 0. 112 0. 067 9 5
a:大黄素测定波数范围为 12 000～ 4 247 cm - 1 ,其余 3个成分均为 7 502～ 5 447 cm - 1
2. 2 精密度及回收率考察 用校正方程预测同一样品的多
次扫描光谱 ,大黄素 、大黄酚 、大黄酸 、芦荟大黄素的预测结
果的 RSD分别为 1. 4%、1. 0%、0. 9%、1. 3%(n=7)。它们
的平均回收率分别为 99. 7%、99. 8%、99. 6%、99. 6%。
2. 3 样品含量预测 结果见表 2(伪品的预测结果未列
入)。利用该模型 , 理论上也能“预测” 出 2 个伪品大黄样品
的四个蒽醌类化合物成分的含量 , 但含量均超出建模样品的
浓度范围 ,属于溢出值。
表 2 不同产地药用大黄的四个
蒽醌类化合物成分的预测结果
成分
含量(wB /m g g - 1)
甘肃产大黄 陕西产大黄 青海产大黄
预测回收率(%)
芦荟大黄素 3. 198 3. 178 3. 430 101. 39±2. 67
大黄素 4. 977 4. 948 5. 623 101. 83±3. 50
大黄酸 2. 984 3. 016 3. 238 99. 72±2. 97
大黄酚 8. 550 8. 510 8. 708 98. 55±2. 28
3 讨 论
NIRS 法通过适量的校正样品建立起多个成分预测的数
学模型 ,然后就可以利用已建立的数学模型准确 、快速地确
定未知样品中多个成分的含量 , 特别适合于大批量重复性样
品的分析测定。
建立校正方程(建模)时经常遇到的一个主要问题就是
要避免样品的共线性 , 也就是样品之间的浓度同时成比例地
减少或增加。在一个有 2 个组分的系统中 , 共线性不可避
免。如果第一个组分的浓度减少 , 另外一个组分的浓度则增
加。对于 3 个或更多的组分 , 2 个组分之间的共线性通常不
能一眼看出。建模的目的旨在找出在给定范围内没有共线
性的样品浓度的最佳分布。对于交叉检验 ,交叉检验均方根
误差可以当作方法质量的判据;对于外部检验 , 这个值则是
预测均方根误差。
4 种蒽醌类化合物成分的预测结果还表明 , 同种大黄因
产地不同其含量不同 , 但各成分构成比却很近似 , 本实验测
得的芦荟大黄素：大黄素：大黄酸：大黄酚的比例为 1：
(1. 55～ 1. 65)：(0. 93 ～ 0. 95)：(2. 53 ～ 2. 68)。当然这需要
更大批量样品的测定结果加以验证。这种现象的可能原因
是中药植物体受外界环境(如气候 、土壤 、种植方式)影响的
不同 ,其遗传的精细方向有所不同 , 表现在成分谱上各种不
同母核来源的成分含量及构成比不尽相同 ,但同一母核来源
的成分受同样优势的遗传控制 , 其成分的构成比趋向稳定。
这也说明大黄蒽醌类衍生物的生物合成的来源可能是相近
的。
[参 考 文 献]
[ 1] 张 丹 ,蒋心惠.反相高效液相色谱法测定大黄药材中游离及
结合型蒽醌类衍生物的含量[ J] .分析化学 , 2003 , 31(4):459-
461.
[ 2] 朱 斌 ,郑清明 ,秦路平 , 等. 20种金丝桃属植物的近红外漫反
射光谱法鉴别[ J] .第二军医大学学报 , 2003 , 24(4):455-456.
[ 3] 杨南林 ,程翼宇 ,瞿海斌.用人工神经网络-近红外光谱法测定冬
虫夏草中的甘露醇[ J] .分析化学 , 2003 , 31(6):664-668.
[ 收稿日期] 2005-03-31 [ 修回日期] 2005-08-22
[ 本文编辑] 尹 茶