天然药物学
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第二节 天然药物的鉴定

一、天然药物鉴定的目的

天然药物的鉴定是在继承中医药学理论和实践的基础上,应用现代科学技术研究天然药物的来源、性状、显微特征、理化性质等方面的一项重要基础工作。天然药物鉴定的目的:鉴定天然药物品种的真伪和质量的优劣,保证人们用药的安全和临床疗效。

我国天然药物使用的历史悠久,品种繁多,地区习用品各异,代用品、类似品、民间用药不断涌现,同名异物、同物异名的现象普遍存在,不同科属的药材外形很相似,药材之间难于鉴定,这些都直接影响到天然药物质量、化学成分、药理作用的科学性研究以及临床应用的有效性和安全性。如防己的商品品种有10余种,有粉防己、木防己、广防己和川防己,分属防己科和马兜铃科植物。又如商品“白头翁”多达20余种,分属于蔷薇科、石竹科、菊科、毛茛科、玄参科、唇形科等不同的植物来源。再如山慈菇、透骨草、金钱草、石斛、鸡血藤的同名异物也很多。天然药物在商品流通与临床应用中以假乱真或掺伪的情况时有发生,特别是贵重药材较多,如麝香、牛黄、羚羊角、冬虫夏草、番红花、天麻、三七等。

因此,为了保证天然药物的真实性和质量,有必要对天然药物品种的真伪和质量的优劣进行辨别,通过调查研究、科学鉴定,努力做到天然药物的名称准确、品质可靠。只有这样,才能把天然药物的成分、药理、制剂生产等一系列研究工作建立在科学的基础上,确保用药安全和有效。

二、天然药物鉴定的依据

(一)国家药典

1953年我国出版了第一版《中华人民共和国药典》(以下简称《中国药典》)。从1963年第二版开始,《中国药典》分为一、二两部,一部收载药材和成方制剂,二部收载化学药品、抗生素、生物制品和各类制剂。从2005年版起,《中国药典》分为三部,一部收载药材、饮片、植物油脂、提取物、成方制剂及单味制剂;二部收载化学药品、抗生素、生化药品、放射性药品及药用辅料;三部收载生物制品。

最新2015年版的《中国药典》在三部的基础上又对各部药典的附录进行整合,重新建立规范的编码体系,并将原附录更名为通则(包括制剂通则、检定方法、标准物质、试剂试药和指导原则)与药用辅料独立成卷作为第四部。本版药典中规定的检验方法的质和量有了明显的提高和增加,如采用液相色谱法-串联质谱法、分子生物学检测技术、高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法等用于中药的质量控制。此外,在检测技术储备方面,建立了中药材DNA条形码分子鉴定法、色素测定法、中药中真菌毒素测定法、近红外分光光度法、基于基因芯片的药物评价技术等指导方法,体现了药典对新技术、新方法的记录和应用。

(二)部(局)颁标准

《中国药典》自1985年以来每5年更新一版,由于平时不可能经常改版或增补,对《中国药典》尚未收载的常用且有一定疗效的天然药物,由国家药典委员会编写《国家食品药品监督管理局药品标准》(简称部颁或局颁药品标准),作为药典的补充,即部(局)颁标准,同样具有法律效力。

(三)地方规范

省、自治区或直辖市医药部门批准的药品标准或规范,在本地区的药品生产、供应、使用、检验和管理等单位必须遵照执行,对其他地区无约束力,但可以作为参照执行的标准,所载品种和内容若与国家药典或部(局)颁标准有重复和冲突时,应首先按照《中国药典》或部(局)颁标准执行。

值得指出的是,由于天然药物品种繁多,在鉴定时会有一些品种在国家药品标准之外,没有可用的法定依据。但为了确定其品质,也为了进一步研究分析地区药用的可能性,可根据有关专著进行鉴定。

三、天然药物鉴定程序和常规项目

天然药物样品有完整的药材,也有碎块、饮片和粉末。天然药物鉴定常用的方法有:基源(原植物、原动物和矿物)鉴定、性状鉴定、显微鉴定及理化鉴定等。各种方法有其特点和适用对象,有时还需要几种方法配合进行,这要根据检品的具体条件和要求灵活掌握。

(一)天然药物鉴定的一般程序

天然药物鉴定的一般程序是:检品登记、取样、鉴定、报告。

1.检品登记

由相关人员对送检或抽检样品进行检品登记,登记内容包括送检或抽检单位名称、品名、产地、规格、等级及包件数量等。

2.天然药物取样法

天然药物取样法是指供检验用药材或饮片样品的取样方法。取样的代表性直接影响到鉴定结果的正确性,因此,必须重视取样的各个环节。取样时均应符合下列有关规定:

(1)抽取样品前的记录 应核对品名、产地、规格等级及包件式样,检查包装的完整性、清洁程度以及有无水迹、霉变或其他物质污染等情况,并详细记录。凡有异常情况的包件,应单独检验并拍照。

(2)抽取样品的原则

① 从同批药材和饮片包件中抽取供检验用样品的原则 药材总包件数不足5件的,逐件取样;5~99件,随机抽5件取样;100~1000件,按5%比例取样;超过1000件的,超过部分按1%比例取样;贵重药材和饮片,不论包件多少均逐件取样。

② 检定样品量的抽取原则 每一包件至少在2~3个不同部位各取样品1份;包件大的应从10cm以下的深处在不同部位分别抽取;对破碎的、粉末状的或大小在1cm以下的药材和饮片,可用采样器(探子)抽取样品;对包件较大或个体较大的药材,可根据实际情况抽取有代表性的样品。

③ 每一包件取样量的一般规定 一般药材和饮片抽取100~500g;粉末状药材和饮片抽取25~50g;贵重药材和饮片抽取5~10g。

④ 供检验用样品量 将抽取的样品混匀,即为抽取样品总量。若抽取样品总量超过检验用量数倍时,可按四分法再取样,即将所有样品摊成正方形,依对角线画“×”,使分为四等份,取用对角两份;再如上操作,反复数次,直至最后剩余量能满足供检验用样品量。

最终抽取的供检验用样品量,一般不得少于检验所需用量的3倍,即1/3供实验室分析用,另1/3供复核用,其余1/3留样保存,保存期至少1年。

3.天然药物的鉴定

(1)真实性鉴定 即依照药品标准鉴定天然药物的真伪优劣,其方法主要包括性状鉴定法、显微鉴定法、理化鉴定法、聚合酶链式反应鉴定法等。根据检验要求,一般是对供鉴定用的天然药物样品先进行性状鉴定,然后是显微鉴定及理化鉴定。遇到不能确定样品的原植(动)物来源时,还须从天然药物流通渠道深入到产地进一步调查研究。

(2)纯度和品质优良度的检定 主要是对天然药物的纯净程度、可溶性物质、有害或有毒物质进行的限量检查,包括水分、灰分、杂质、毒性成分、重金属及有害元素、二氧化硫残留、农药残留、黄曲霉毒素等。除另有规定外,饮片水分通常不得超过13%;药屑杂质通常不得超过3%;药材及饮片(矿物类除外)的二氧化硫残留量不得超过150mg/kg。

4.报告

报告即根据实验结果,对检品的真实性、纯度、品质优良度做出“是否合格”、“能否药用”、“是否符合规定”的结论。上述各项检定项目都须有完整的、真实的和原始的检验记录,以备审核。报告书须经部门主管审核后签发,并做好检品留样工作。药品检验机构签发的报告具法律效力。如果送检单位对检验结果有异议,应向检验单位申请复验或向上一级药品检验机构申请仲裁检验。

(二)天然药物鉴定的常规项目

1.杂质检查

天然药物杂质系指来源与规定相同,但其性状或部位与规定不符;或来源与规定不同的物质以及无机杂质,如沙石、泥块、尘土等。天然药物中杂质的混存,直接影响药材的纯度。检查方法是可取规定量的样品,摊开,用肉眼或放大镜(5~10倍)观察,将杂质拣出;如其中含有可筛分的杂质,应通过适当的筛箩将杂质筛出。然后将各类杂质分别称重,计算出所占样品的百分比。如药材中混存的杂质与正品相似,难以用肉眼鉴定时,应用显微鉴定、理化鉴定试验,证明其为杂质后,计入杂质重量中。对个体大的药材,必要时可破开,检查有无蛀虫、霉烂或变质情况。杂质检查所用的样品量,一般按药材取样法称取。

2.水分测定

药材中含有过量的水分,不仅易霉烂变质,使有效成分分解,且相对地减少了实际用量而不能达到治疗目的。因此,控制水分含量对保证药材质量有密切关系。《中国药典》规定水分的含量限度,如牛黄不得超过9.0%、红花不得超过13.0%、阿胶不得超过15.0%等。测定药材中水分的方法,2015年版《中国药典》规定有:费休法、烘干法、甲苯法、减压干燥法和气相色谱法。其中烘干法适用于不含或少含挥发性成分的药材;甲苯法适用于含挥发性成分的药材;减压干燥法适用于含有挥发性成分的贵重药材;气相色谱法适用范围较广。使用的方法和仪器详见2015年版《中国药典》四部通则。

目前有用红外线干燥器测定水分的,仪器上装有称量指示,可直接读出干燥失重数量,方法较简便,但有一定误差。又有报道利用无水乙醇吸收药材中的水分,以甲醇作内标剂进行气相色谱分析测定药材中水分的方法,具有迅速、灵敏度高的优点。

3.灰分测定

药材中的灰分,包括药材本身经过灰化后遗留的不挥发性无机盐类,以及药材表面附着的不挥发性无机盐,即总灰分。各种药材在无外来掺杂物时,总灰分应在一定范围以内,故所测灰分数值高于正常范围时,表示有可能在加工或运输贮存等环节中有其他无机物污染或掺杂。药材中最常见的无机物质为泥土、沙石等,测定灰分的目的是限制药材中泥沙等杂质。《中国药典》已将灰分测定作为一项常规检查,对大多数药材设定了总灰分的最高限量,如阿胶饮片不得超过4.0%、阿魏不得超过5.0%、安息香不得超过0.50%等,它对保证药材的纯度具有重要意义。

有些药材的总灰分本身差异较大,特别是组织中含草酸钙较多的药材如大黄,可以测其酸不溶性灰分。即加10%盐酸处理,得到不溶于10%盐酸的灰分。这就使总灰分中的钙盐等溶去,而泥土、沙石等主要是硅酸盐因不溶解而残留。这样就能较精确地反映药材的质量。测定方法详见《中国药典》(2015年版)四部通则。除酸不溶性灰分外,亦可测定硫酸化灰分,即样品在炽灼前加一定浓度的硫酸适量处理,然后升温至600℃,灼烧灰化。

4.浸出物测定

对某些有效成分尚未清楚或有效成分尚无精确定量方法的药材,可根据已知成分的溶解性质,进行浸出物的测定。药材中的成分在水或不同浓度乙醇中,在一定条件下其浸出物的含量大致有一定的范围。因此以浸出物含量控制药材的质量,目前具有实际意义。常用溶剂是水或不同浓度的乙醇,少数用乙醚和氯仿等,测定时根据《中国药典》的规定选用溶剂。如药典规定降香乙醇浸出物不得少于8.0%;枇杷叶乙醇浸出物不得少于18.0%;独活甲醇浸出物二氢欧山芹醇当归酸酯不得少于0.080%。药典收载浸出物含量的天然药物正在逐年增加,这是天然药物科技发展的必然趋势。用浸出物的含量来评价质量,目前也用在中成药制剂中,如七厘散的乙醇浸出物不得少于60.0%、龟龄集的挥发性醚浸出物不得少于0.25%。

5.挥发油测定

利用药材中所含挥发性成分能与水蒸气同时馏出的性质,在挥发油测定器中进行测定。具体仪器装置及方法详见《中国药典》四部通则。此外,对挥发油含量小于0.1%的药材和天然药物制剂,在常用样品量无法测定时,可用吸香-色谱联用技术进行。即先使药材中具升华或挥发性的成分充分地被油脂吸收,然后用适当的溶剂提取,经色谱分析,可以有效地进行定量分析。此法灵敏度高,可以测定出药材中仅含万分之几的挥发油成分。

四、天然药物鉴定的方法

天然药物常用的鉴定方法有:来源(原植物、原动物、原矿物)鉴定、性状鉴定、显微鉴定、理化鉴定等方法。各种方法有其特点及适用对象,有时还需要几种方法配合进行工作。

(一)来源鉴定

来源鉴定就是应用植(动)物的分类学知识,对天然药物的来源进行鉴定,确定其正确的学名;应用矿物学的基本知识,确定矿物天然药的来源,以保证在应用中品种准确无误。因天然药物中植物药占绝大多数,故现以原植物鉴定为例,其鉴定步骤如下:

1.观察植物形态

对具有完整植物体的天然药物检品,应注意其根、茎、叶、花、果实等部位的观察,其中对繁殖器官(花、果实或孢子囊、子实体等)尤应仔细观察。在观察微小特征时,可借助放大镜或解剖镜,如小花、短毛、腺点等。同时注意对药用部位进行观察。在实际工作中经常遇到检品不完整的情况,除少数品种的鉴定特征十分突出外,一般都要追究其原植物,包括深入产地调查,采集实物,进行对照鉴定。

2.核对文献

根据已观察到的形态特征核对文献。在核对文献时,首先应查考植物分类学著作,如《中国高等植物科属检索表》、《中国植物志》、《中国高等植物图鉴》及有关地区性植物志等;其次再查阅中药品种鉴定方面的著作,如《中药志》、《全国中草药汇编》、《中药大辞典》、《中华本草》等。必要时还须查对原始文献,以便正确鉴定。原始文献指第一次发现该种(新种)植物的工作者,描述其特征,予以初次定名的文献。

3.核对标本

当知道未知种是什么科属时,可以到标本馆核对已定学名的该科属标本。要得到正确的鉴定,必须要求标本馆中已定学名的标本正确可靠。如有条件,可与模式标本(发表新种时所描述的植物标本)核对,更有利于正确鉴定。

(二)性状鉴定

性状鉴定就是用眼看、手摸、鼻闻、口尝、水试、火试等十分简便的鉴定方法,来鉴定药材的外观性状。这种方法在我国医药宝库中积累了丰富的传统鉴定经验,它具有简单、易行、迅速的特点。性状鉴定的内容,一般包括以下几个方面:

1.形状

天然药物的形状与药用部位有关,每种药材的形状一般比较固定。如根类药材有圆柱形、圆锥形、纺锤形等;皮类药材有板片状、卷筒状等;种子类药材有卵形、圆球形、扁圆形等。经验鉴定形象生动,如“鹦哥嘴”(天麻)、“怀中抱月”(川贝母)、“翘鼻头、方胜纹、佛指甲”(蕲蛇)、“马头蛇尾瓦楞身”(海马)。观察药材形状时,一般不需要预处理,但有些皱缩的花、叶、全草类药材,需先用热水浸泡,展平后观察。

2.大小

大小指天然药物的长短、粗细、厚薄。要得出比较正确的大小数值,应观察较多的样品。一般药材的大小都有一定的幅度。但测量时,允许有少量高于或低于规定的数值。

3.颜色

天然药物的颜色一般比较固定。药材的颜色与质量关系密切,因此,药材颜色是衡量药材质量好坏的重要因素。在观察药材颜色时,应在白天自然光下或日光灯下进行。药材的颜色不是单一的,如用两种以上的复合色调描述时,则以后一种色调为主,如黄棕色,即以棕色为主。

4.表面特征

表面特征是指药材表面是光滑还是粗糙,有无皱纹、皮孔或毛茸等。如枇杷叶的绒毛,紫苏子的网纹,大黄的星点,这些特征是鉴定天然药物的重要依据。

5.质地

质地是指天然药物的软硬、柔韧、疏松、致密、坚实、黏性或粉性等特征。在经验鉴定中,用于形容药材质地的术语很多,如质轻而松、断面多裂隙,谓之“松泡”(南沙参);富含淀粉,折断时有粉尘散落,谓之“粉性”(山药);质地柔韧,含油而润泽,谓之“油润”(当归);质坚实,半透明,谓之“角质”(天麻)等。

6.折断面

折断面是指天然药物折断时的现象及折断时的断面特征。如易折断或不易折断,有无粉尘散落,是否平坦,断面有无胶丝,是否可以层层剥离等。对于根及根茎类、茎和皮类药材的鉴定,折断面的特征十分重要。如白苍术不易折断,断面放置不“起霜”;杜仲折断时有胶丝相连;黄柏折断面,显纤维性,裂片状分层;牡丹皮折断面较平坦,显粉性。

对于不易折断或折断面不平坦的药材,可用刀切成横切面,以便观察皮部与木部的比例、维管束的排列形状、射线的分布等。对于横切面特征的描述,经验鉴定有很多术语,如粉防己有“车轮纹”;茅苍术有“朱砂点”;黄芪有“菊花心”;何首乌有“云锦状花纹”等。

7.气

气是指用鼻闻到的天然药物的特征。含挥发性成分的天然药物,通常有特殊的香气、臭气或腥气,如檀香、阿魏、麝香、肉桂、鱼腥草等。对气味不明显的药材,可切碎后或用热水浸泡一下再闻。

8.味

味是指用口尝到的天然药物的特征。药有酸、苦、甘、腥、咸等不同的味道,但每种药材的味道是比较固定的,如乌梅、山楂、木瓜味酸;黄连、黄柏、穿心莲味极苦;甘草、党参味甜等,这些都与其所含成分及含量有密切关系。注意对有强烈刺激性和剧毒的药材,口尝时要特别小心,取样要少,尝后应立即吐出,漱口,洗手,以免中毒,如草乌、雪上一枝蒿、半夏、白附子等。

9.水试

有些天然药物在水中或遇水能产生特殊的现象,可作为鉴定特征之一。如西红花加水泡后,水液染成黄色;秦皮加水浸泡,浸出液在日光下显碧蓝色荧光;车前子、葶苈子加水浸泡,则种子黏滑,且体积膨胀;小通草遇水表面显黏性。这些现象常与天然药物的化学成分或组织构造有关。

10.火试

有些天然药物用火烧之,可产生特殊的气味、颜色、烟雾、闪光或响声等现象,作为鉴定特征之一。如降香微有香气,点燃则香气浓烈,有油流出,烧后留有白灰;麝香少许用火烧时有轻微爆鸣声,起油点如珠,似烧毛发但无臭气,灰为白色;海金沙易点燃,发出爆鸣声及闪光。

以上所述,是天然药物性状鉴定的基本顺序和内容,在描述天然药物的性状或制定质量标准时,都要全面仔细地观察这几个方面。但对具体天然药物的各项取舍可以不同。

(三)显微鉴定

显微鉴定是利用显微镜来观察天然药物的组织结构、细胞性状以及内含物的特征,用以鉴定天然药物的真伪、纯度甚至品质的一种方法。显微鉴定常配合来源鉴定、性状鉴定及理化鉴定等方法解决实际问题。常用于天然药物及中成药的鉴定。

1.天然药物的显微鉴定

(1)完整药材的显微鉴定 适用于完整药材组织构造的观察。方法:a.选择药材的适当部位;b.用徒手切片法、滑走切片法、石蜡切片法制成横切片或纵切片;c.用甘油乙酸试液、水合氯醛试液或其他试液处理后在显微镜下观察。

(2)破碎药材的显微鉴定 适用于破碎、不完整药材的观察。方法:对大块片亦可制组织片,方法大体上和完整药材的显微鉴定方法相同;块片较小难于制成切片时,可用化学试剂把植物组织解剖开,制成解离组织片进行观察,或刮取粉末观察。

(3)粉末药材的显微鉴定 适用于粉末类药材的观察。方法:a.将药材用粉碎机粉碎成适当粗细的粉末;b.取药材粉末少许,置载玻片上,摊平;c.用稀甘油试液、水合氯醛试液或其他试液处理后在显微镜下观察。

(4)动物、矿物类药材的显微鉴定 对坚硬的动物、矿物类天然药物可采用磨片法进行制片。制片时选取厚度为1~2mm的药材,置粗磨石(或磨砂玻璃板)上,加适量水,用食指、中指夹住或压住材料,在磨石上往返磨砺,待两面磨平,且厚度约为数百微米时,将材料移至细磨石上,加水,用软木塞压在材料上,往返磨砺至透明,用水冲洗,再用乙醇处理和甘油乙醇试液装片在偏光显微镜下进行观察。

2.中成药的显微鉴定

该法适用于用天然药物细粉制成的散剂、丸剂、片(锭)剂、丹剂、颗粒剂等成方制剂的观察。一般需根据处方,明确处方及药用部位,对各组成药材粉末特征分析比较,排除某些类似成分的干扰,选取各药在该成药中专属性较强的显微特征,作为鉴定依据,但单一粉末药材的显微特征一般不作为鉴定依据。中成药显微鉴定方法,一般与单味药的粉末显微鉴定相同。

(四)理化鉴定

理化鉴定是指利用物理、化学或仪器分析方法,对药材和饮片中所含的某些化学成分进行定性和定量分析,来鉴定天然药物的真实性、纯度和品质优劣程度的一种方法。理化鉴定的实验方法,一般是用少量的药材干粉、切片、浸出液或经过初步提取分离后进行定性定量分析。

1.物理常数测定

物理常数测定包括相对密度、旋光度、折射率、黏稠度、沸点、凝固点、熔点等的测定。这对挥发油、油脂类、树脂类、液体类药材(如蜂蜜等)和加工品类药材(如阿胶等)的真实性和纯度鉴定具有重要意义。药材中如掺有其他物质时,物理常数就会随之改变,如蜂蜜中掺水就会使密度降低,影响黏稠度;如在蜂蜜中掺蔗糖,经旋光度检查,正品蜂蜜(含蔗糖约为5%)为左旋,掺蔗糖的蜂蜜(蔗糖含量超过20%)变为右旋。因此《中国药典》规定:蜂蜜相对密度在1.349以上,薄荷油为0.888~0.908;冰片(合成龙脑)的熔点为205~210℃;肉桂油的折射率为1.602~1.614等。天竺黄规定检查体积比,即取天竺黄粉末(过4号筛)10g,轻轻装入量筒内,其体积不得少于24ml。这是一种类似测定相对密度的方法,也可用于测定其他药材,特别是对经验鉴定习用“质轻”或“质重”术语时,这是容易区分轻重的标准。

2.膨胀度检查

药材中含有黏液、果胶、树脂等成分,有吸水膨胀的性质,如葶苈子、车前子等果实、种子类药材,种皮含有丰富的黏液质,其吸水膨胀的程度和其所含的黏液成正比关系。葶苈子有南葶苈子和北葶苈子之分,外形上有时不易区分,如测定其膨胀度就能帮助区分,按药典检查北葶苈子膨胀度不得低于12,远远大于南葶苈子膨胀度(不得低于3)。《中国药典》规定,检查天竺黄的吸水量,也是鉴定天竺黄纯度和品质优劣的质量指标之一。

3.色度检查

含挥发油或油脂类成分的天然药物,常易在贮藏过程中氧化、聚合而致变质,经验鉴定称为“走油”。目前市场大多数中药还是靠感官评价变色与“走油”的程度,缺乏科学的量化指标来判断其是否变质或可用。现药典规定检查白术的色度,应利用比色鉴定法,检查有色杂质的限量,这也能更好地从量化的角度来评价控制药材走油变质的程度。

4.泡沫指数和溶血指数测定

利用皂苷的水溶液振摇能产生持久性泡沫和溶解红细胞的性质,可测定含皂苷类成分药材的泡沫指数或溶血指数作为质量指标,通常用标准皂苷同时进行比较。如《中国药典》对猪牙皂的鉴定利用了泡沫反应。溶血指数测定时,应说明温度和应用何种动物的血,以能产生溶血的最低浓度表示之。但由于此种溶血指数受动物特异性、生理状态以及放置温度、时间等方面影响,因而所得数据难于重复印证,所以较少用。

5.微量升华

微量升华是利用天然药物中所含的某些化学成分,在一定温度下能升华的性质,获得升华物,在显微镜下观察其结晶形状、颜色及化学反应。具体操作方法是取金属片或载玻片,置石棉网上,金属片或载玻片上放一高约8mm的金属圈,圈内放置适量供试品粉末,圈上覆盖载玻片,在石棉网下用酒精灯缓缓加热,至粉末开始变焦,去火待冷,载玻片上会有升华物凝集,然后将载玻片反转后,置显微镜下观察结晶形状、色泽,或取升华物加试液观察反应。如大黄粉末升华物有黄色针晶(低温时)、片状和羽状(高温时)结晶,在结晶上加碱液则呈红色,可进一步确证其为蒽醌类成分。牡丹皮中牡丹酚、安息香中的香脂酸等均可利用升华进行检查。少数中成药制剂也能使用微量升华法进行鉴定,如在大黄流浸膏(1味药)中鉴定大黄、在万应锭(9味药)中鉴定胡黄连、小儿化毒散(12味药)中鉴定冰片等。

6.荧光分析

利用天然药物中所含的某些化学成分,在紫外光或常光下能产生一定颜色的荧光性质进行鉴定。通常可直接取药材片块、粉末或浸出物在紫外光灯下进行荧光分析。如黄连含有小檗碱成分,折断面在紫外光下,显金黄色荧光,木质部尤为显著。含有伞形花内酯的药材,新鲜切片显亮绿色荧光,如常山等。浙贝母粉末在紫外光下显亮淡绿色荧光,秦皮水浸液在日光下显淡蓝色荧光,有的药材浸出液需加一定的试剂才能产生荧光,如芦荟水溶液加硼砂共热则有绿色荧光。据报道,用水、氯仿、稀盐酸等不同溶液,对百种药材粗粉浸出液进行荧光鉴定的结果说明,该法鉴定药材真伪的特征明显。有的药材如附有地衣或有某些霉菌或菌毒素时,也会有荧光现象,应注意区别。一般观察荧光的紫外光波长为365nm,但如用短波254~265nm时,应加以说明,因两者荧光现象不同。

7.显微化学反应

显微化学反应是将药材的干粉、手切片或浸出液少量,置于载玻片上,滴加某些化学试剂使产生沉淀、结晶或产生特殊的颜色后在显微镜下观察。此法亦可用于细胞壁和细胞内含物性质的鉴定(见《中国药典》四部通则)。

(1)药材切片或粉末 将药材切片或粉末置于载玻片上,滴加相关试液,加盖玻片,稍放置,在显微镜下观察产生的颜色和沉淀。如紫苏叶的表面制片,表皮细胞中某些细胞内含有紫色素,滴加10%盐酸溶液,立即显红色;或滴加5%氢氧化钾溶液,即显鲜绿色,后变为黄绿色。黄连粉末滴加稀盐酸,可见针簇状小檗碱盐酸盐结晶析出;或滴加30%硝酸,可见针状小檗碱硝酸盐结晶析出。丁香切片滴加3%氢氧化钠的氯化钠饱和溶液,油室内有针状丁香酚钠结晶析出。

(2)药材浸出物 取药材粗粉加适当溶剂浸提成分,将浸出液置载玻片上,滴加相关试液,加盖玻片,在显微镜下观察:槟榔粉末0.5g加水3~4ml及稀硫酸1滴,微热数分钟,取滤液于玻片上,加碘化铋钾试液1滴,即发生混浊,放置后于显微镜下可见石榴红色球形或方形结晶(槟榔碱反应)。黄藤粗粉1g,加45%乙醇5~10ml,浸泡10~24h,取浸液于玻片上,略干,滴加30%硝酸,立即观察,可见多数黄色短棒状生物碱硝酸盐结晶析出。

8.蛋白电泳法

药材中含有的蛋白质、氨基酸种类很多,特别是动物和果实种子类药。以往多用氨基酸测定仪测定种类和含量,但成本高,难以做定性分析而广泛使用。近年来用聚丙烯酰胺凝胶蛋白电泳法定性鉴定天然药物,有操作简便、重现性好、电泳谱稳定可靠的特点。其原理是利用天然药物含有蛋白质带电荷的成分,在同一电场作用下,由于各组分所带电荷性质、电荷数目以及分子质量不同,并且泳动方向和速度不同,在一定时间内,各成分移动距离不同,结合谱带条数和染色不同达到分离鉴定的目的。

9.化学定性分析

利用药材的化学成分能与某些试剂产生特殊的颜色反应或沉淀反应来进行鉴定。这是最常用的方法,《中国药典》已经收载了用试管鉴定天然药物的方法,化学定性分析一般在试管中进行,亦有直接在药材切片或粉末上观察以了解该成分存在的部位。如柴胡横切片,加无水乙醇-浓硫酸等量混合液后则凡是含有皂苷的组织开始呈黄绿色,渐至绿色,最终呈蓝色。

10.化学定量分析

定性分析可初步提示有无某种成分,如需要了解其含量多少和是否符合药用标准,则必须做含量测定。《中国药典》对有些药材规定要做含量测定,如安息香中总香脂酸以酸溶性浸出物的干燥品计算不得少于30%,马钱子中士的宁碱含量不得少于1.2%等。含挥发油类、脂肪油类或树脂、腊等的药材,除进行其中油、脂、蜡等的含量测定外,尚需进行物理常数和化学常数测定,如羟值、皂化值、碘值等,以表示品质优劣度。

11.色谱法

色谱法又称层析法,是将天然药物进行化学成分分离的重要方法。其基本原理是利用不同物质在不同的两相中所表现的物理化学性质上的差异,当一相固定而另一相流动时,这些物质在两相中就要反复进行物理化学运动,使得那些在物理化学性质上只有微小差异的组分也能产生差速移行,从而使不同组分得到充分分离。按色谱方法不同,有柱色谱、纸色谱、薄层色谱、气相色谱和高效液相色谱等。

(1)薄层色谱法 是将供试品溶液点于薄层板上,在展开容器内用展开剂展开,使供试品所含成分分离,从而进行定性和定量分析的一种方法。定性时,一般选用已知主成分的化学纯品或标准天然药物样品的相同提取物为对照品,经薄层展开后,用一定方法显色,样品应与对照品有相同对应斑点。当前应用较多的是薄层扫描法。薄层扫描法是用一定波长的光,照射在薄层斑点上,对有吸收或能产生荧光的部分,使产生一定强度的吸收或荧光,用反射或透射法进行扫描鉴定。由于薄层扫描仪不必经洗脱等操作,因而方便快速、测定灵敏度高。薄层色谱鉴定天然药物不仅单味药可用,对中成药的鉴定亦可应用,如参苓白术散中,在一块薄层板上可以同时鉴定出人参和甘草。

(2)气相色谱法 气相色谱法的流动相为气体,称为载气;色谱柱内装吸附剂、高分子多孔小球或涂有固定液的载体。注入进样口的供试品被加热汽化,被载气带入色谱柱内分离后,各成分先后进入检测器,用记录仪记录色谱图,根据组分的量与峰面积和峰高成正比的关系,进行定性、定量分析。气相色谱法可以分析气体及有一定挥发性的液体和固体样品。天然药物及中成药中常含有挥发油及其他挥发性组分,最适用于气相色谱法进行分析。气相色谱法一般用于相类似天然药物的对比鉴定。

(3)高效液相色谱法 高效液相色谱法的流动相是具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等。用泵将流动相压入装有填充剂的色谱柱,注入供试品,经流动相带入柱内,在填充剂上分离后,各成分先后进入检测器,用记录仪记录色谱图。高效液相色谱法只要求样品能制成溶液而不需要汽化,因此不受样品挥发性的约束,对于挥发性低、热稳定性差、分子量大的高分子化合物以及离子型化合物尤为有利,如氨基酸、蛋白质、生物碱、核酸、甾体、类脂、维生素以及无机盐类都可利用高效液相色谱法进行分离和分析。

12.分光光度法

通过测定物质在特定波长处或一定波长范围内对光的吸收度,从而对物质进行定性和定量的分析方法。一般常用波长为:紫外光区200~400nm,可见光区400~850nm,红外光区2.5~40μm。所用仪器为紫外分光光度计、可见分光光度计(或比色计)、红外分光光度计和原子吸收分光光度计。

(1)紫外分光光度法 对主成分或有效成分在200~400nm处有最大吸收波长的天然药物常可选用此法。此法不仅能测定有色物质,对有共轭双键等结构的无色物质也能精确测定,它具有灵敏、简便、准确,既可做定性分析又可做含量测定等优点。目前紫外分光光度计的种类较多,由于在测定技术上摆脱了纯化合物的框架,因此比其他理化方法和光谱法有更广泛的用途。

(2)红外分光光谱法 红外光区的红外光谱又称振转光谱,其特征性很强,特别是在7~15μm一段(称为指纹区),吸收峰多且尖锐,主要用于物质鉴定和结构分析。红外光谱对天然药物成分的定性鉴定可得到较准确的结论,原因是由于光谱专属性强,几乎没有两种单体的红外光谱完全一致。但红外光谱鉴定需要标准品或标准图谱进行对照,而且聚合物、混合物、无机物通常仅有较少的光谱带,由于各种单体严重重叠,所以不纯的药材提取物做红外光谱测定没有意义。

(3)原子吸收分光光度法 原子吸收分光光度法是基于从光源辐射出的待测元素特征光波通过供试品蒸气时,被蒸气中待测原子所吸收,测定辐射光强度减弱的程度以求出供试品中待测元素含量的一种方法。原子吸收分光光度计的特点为专属性强,检测灵敏度和精度均高,测定快速,是目前用于测定天然药物及其制剂中微量元素的常用仪器之一。

13.质谱法

质谱法是通过电场和磁场将分子解离成气态离子,测定生成离子的质量和强度,进行定性和定量分析的一种常用谱学分析方法。质谱法是纯物质鉴定的最有力工具之一,但对复杂有机化合物分析就无能为力了。而色谱法对有机化合物是一种有效的分离和分析方法,特别适合进行有机化合物的定量分析,但定性分析则比较困难,因此两者的有效结合将提供一个进行复杂化合物高效的定性定量分析的工具。

14.色谱光谱联仪分析法

由于色谱仪器和光谱仪器的迅速发展,发挥了各种分析仪器的优点,也显示了自己的弱点,而高科技的发展形势,要求分离检测手段应快速、灵敏、准确,需要量少,仪器种类简化。所以有关仪器联机、用微机分析达到取长补短、协同发挥的目的而不断更新方法。如气相质谱(GC-MS)、红外质谱(IR-MS)、高效液相质谱(HPLC-MS)、质谱质谱(MS-MS)等。后者在国外称“串联质谱”,分析时不需要对药材进行提取分离,可直接以粉末进样,对粉末药材非常适用。

15.有害物质检查

由于药材质量分析的内容不断扩大,对药材中无机成分和有害、有毒成分的分析已引起重视。例如在2015年版《中国药典》中,在中药方面,除了提高了中药的质量整体控制水平外,尤其特别关注中药安全性的检测指标的制定和增加,更加注重中药安全性质量控制体系的建设。初步统计,新版药典增加了四个中药安全性的技术指导原则,增修订了七个与安全性相关的检测方法。如二氧化硫残留、重金属残留、农药残留、黄曲霉毒素等的检测。现就毒性成分的检测分述如下。

(1)二氧化硫残留量的测定 二氧化硫对食品有漂白和防腐作用,使用二氧化硫能够达到使产品外观光亮、洁白的效果,是食品加工中的漂白剂和防腐剂。但由于二氧化硫具有酸性,可与空气中的其他物质发生反应,生成微小的亚硫酸盐和硫酸盐颗粒,因此当其被人体吸入或接触过多时,可造成严重的毒副反应。据此,在药材的有害物质检测中常常需要对经硫黄熏蒸处理过的药材或饮片进行二氧化硫残留量测定。常用的测定方法有酸碱滴定法、气相色谱法、离子色谱法,并可根据具体品种情况选择适宜方法进行二氧化硫残留量测定。酸碱滴定法系将中药材以蒸馏法进行处理,样品中的亚硫酸盐系列物质加酸处理后转化为二氧化硫,随氮气流带入到含有双氧水的吸收瓶中,双氧水将其氧化为硫酸根离子,采用酸碱滴定法测定,计算药材及饮片中的二氧化硫残留量。2015年版《中国药典》四部通则规定,除另有规定外,中药材及饮片(矿物类除外)的二氧化硫残留量不得超过150mg/kg,山药、天冬、天花粉、天麻、牛膝、白及、白术、白芍、党参、粉葛10味中药及其饮片的二氧化硫残留量不得超过400 mg/kg。

(2)有机氯农药残留量测定 农药种类很多,其中有机氯类农药中二二三(DDT)和六六六(BHC)是使用最久、数量最大的农药。由于它们能在土壤或生物体内长期残留和蓄积而危害人体,故各国都非常重视食品和药物中其残留量的检测和限量问题。

药材中有机氯类农药残留量的色谱分析方法是:精密吸取药材粉末滤过后的溶液和混合对照品溶液,再注入气相色谱仪,按外标标准曲线法计算药物中有机氯农药残留量。在药典中规定22种药物的限度为:每1kg药物含总六六六不得超过0.2mg;总滴滴涕不得超过0.2mg;五氯硝基苯不得超过0.1mg;六氯苯不得超过0.1mg;七氯、顺式环氧七氯和反式环氧七氯之和不得超过0.05mg;艾氏剂和狄氏剂之和不得超过0.05mg;异狄氏剂不得超过0.05mg;顺式氯丹、反式氯丹和氧化氯丹之和不得超过0.05mg;α-硫丹、β-硫丹和硫丹硫酸盐之和不得超过3mg。

其他如有机磷农药残留量检测、拟除虫菊酯类农药残留量检测与有机氯类农药残留量的检测方法相似,多用色谱分析方法。但如测定某一药材的多种农药残留量时,可选用质谱法如气相色谱-串联质谱法及液相色谱-串联质谱法,按内标标准曲线法可计算得出待测药材中153种农药的残留量。

(3)黄曲霉毒素检查 世界各国对食品和药品中黄曲霉毒素的限量做了严格的规定。目前对药材中霉菌污染有关检测的方法主要是根据黄曲霉毒素中毒性最大的成分黄曲霉毒素B1、黄曲霉毒素B2和黄曲霉毒素G1、黄曲霉毒素G2的理化性质设计的,即通过高效液相色谱法或高效液相色谱-串联质谱法测定药材中的黄曲霉毒素(以黄曲霉毒素B1、黄曲霉毒素B2、黄曲霉毒素G1和黄曲霉毒素G2总量计)的量。其中当通过单纯的高效液相色谱法测定的结果超出限度时,也可采用高效液相色谱-串联质谱法进行确认。《中国药典》规定进行黄曲霉毒素限量检查的药材主要有:大枣、水蛭、地龙、肉豆蔻、全蝎、决明子、麦芽、远志、陈皮、使君子、柏子仁、胖大海、莲子、桃仁、蜈蚣、槟榔、酸枣仁、僵蚕、薏苡仁等。

(4)重金属检查 重金属是指在实验条件下能与硫代乙酰胺或硫化钠作用显色的金属杂质,如铅。《中国药典》中收载重金属、砷盐限量及其他金属盐检查的药材主要有阿胶、金银花、枸杞等,其中铅不得超过5mg/kg、镉不得超过0.3mg/kg、砷不得超过2mg/kg、汞不得超过0.2mg/kg、铜不得超过20mg/kg、矿物药如石膏含重金属不得超过10mg/kg,玄明粉不得超过20mg/kg等;动物药如地龙含重金属不得超过30mg/kg等。