指紋圖譜技術在中藥材質(zhì)量控制中的意義與作用

1、中藥的質(zhì)量是其療效的關鍵所在。長期以來，人們多是憑借經(jīng)驗，從藥材的外觀形態(tài)、氣味以及一些簡單的物理、化學現(xiàn)象來判斷其真?zhèn)?。雖然起到一定的作用，但常常有很大的主觀性和片面性。隨著現(xiàn)代分子生物學技術的發(fā)展，中藥材指紋圖譜技術在中藥材質(zhì)量控制中顯示了越來越廣闊的應用前景。(1)中藥指紋圖譜的概念和分類“指紋 ”()鑒定來源于法醫(yī)學，每個人的指紋在微小的細節(jié)構造中各有不同，依據(jù)這些差異，通過“比對 ”方式，可以確定鑒別每個人的特征。隨著生物技術的發(fā)展，提出了指紋圖譜分析，主要是通過指紋圖譜，對人、動物、植物等生命體進行鑒別鑒定，乃至親子鑒定等，擴大了指紋分析的含義，其意義主要表現(xiàn)在兩個方面：一是成為指

2、紋圖譜。指紋是以圖像形式表現(xiàn)，而指紋圖譜是一些片段所構成的條帶圖譜。二是分析目的有所擴展，既可以像指紋分析一樣作個體“唯一性 ”的鑒定， 又可以鑒別確定整個物種的“唯一性 ”(多個個體之間的共性)，還可以用作親子鑒定，即判斷個體之間的親緣關系等。中藥指紋圖譜則和指紋圖譜又有所不同。1) 中藥指紋圖譜的概念：中藥指紋圖譜()借用指紋圖譜發(fā)展而來，最先發(fā)展起來的是中藥化學成分色譜指紋圖譜，特別是高效液相色譜()指紋圖譜。具有很高的分離度，可把復雜的化學成分進行分離而形成高低不同的峰組成一張色譜圖，這些色譜峰的出峰位置和高度(或峰面積)分別代表了不同的化學成分和及其含量，整個色譜圖表征了該樣品所含化

3、學成分的多少和量的大小。常規(guī)意義如前所述，中藥指紋圖譜不同于法醫(yī)學中的指紋圖譜。下的指紋強調(diào)的是絕對的“個體特異性”， 據(jù)此可對任何犯罪嫌疑人指證和控罪。恰恰相反，中藥指紋圖譜賴以鑒別中藥的藥材真?zhèn)魏唾|(zhì)量優(yōu)劣所要強調(diào)的卻是作為藥用植物物種的“共有特征性”。 更值得指出的是，常規(guī)意義的“指紋 ”分析的依據(jù)主要是來源于先天的遺傳，而中藥藥用化學成分的指紋圖譜分析依據(jù)卻主要來源于該植物物種后天的代謝產(chǎn)物，且大多為植物的次生代謝物。它對后天的生長環(huán)境的依賴性很強，遠比純先天性遺傳的“指紋 ”脆弱得多，故有中藥“道地性 ”和 “最佳采集時間”之說。然而，植物的代謝過程仍受其物種先天遺傳的影響， 所以，

4、利用中藥藥用化學成分的色譜指紋圖譜是完全可以對不同藥材種屬進行鑒別，對同種藥材質(zhì)量優(yōu)劣進行評價的。謝培山先生對中藥色譜指紋圖譜給出了以下定義：中藥色譜指紋圖譜是一種綜合的、可量化的色譜鑒定手段。借以鑒別真?zhèn)危u價原料藥材、半成品和成品質(zhì)量均一性和穩(wěn)定性。其基本屬性是“整體性 ”和 “模糊性 ”。2）中藥指紋圖譜的分類：狹義的中藥指紋圖譜是指中藥化學（成分 ）指紋圖譜。廣義的中藥指紋圖譜則可按測定手段和應用對象進行不同的分類。（i）按測定手段分類：中藥指紋圖譜按測定手段可分為中藥化學（成分）指紋圖譜和中藥生物指紋圖譜。中藥化學（成分）指紋圖譜系指采用光譜、色譜和其他分析方法建立的用以表征中藥化學

5、成分的特征的指紋圖譜。目前首推色譜方法和聯(lián)用技術，使用最多的是用方法。 中藥生物指紋圖譜包括中藥材指紋圖譜和研究中的中藥基因組學指紋圖譜、中藥蛋白組學指紋圖譜。中藥基因組學圖譜和中藥蛋白組學指紋圖譜系指用中藥制劑作用于某特定細胞或動物后，引起的基因和蛋白的復雜的變化情況，這兩種指紋圖譜似可稱為生物活性指紋圖譜。目前，最主要和最常用的是中藥化學指紋圖譜，特別是中藥指紋圖譜。（ii）按應用對象分類：中藥指紋圖譜按應用對象來分類，可分為中藥材（原料藥材）指紋圖譜、中藥原料藥（包括飲片、配伍顆粒）指紋圖譜和中藥制劑指紋圖譜。如分得更細，還可包括用于生產(chǎn)工藝過程中間產(chǎn)物的指紋圖譜。中藥材指紋圖譜主要用于

6、測定各種中藥材的圖譜。由于每個物種基因的唯一性和遺傳性，中藥材指紋圖譜可用于對中藥材的種屬鑒定、植物分類研究和品質(zhì)研究，它對中藥材基地建設、中藥材種植規(guī)范、選擇優(yōu)良種質(zhì)資源和藥材道地性研究極為有用。中藥材化學（成分）指紋圖譜是指測定中藥材所含各種化學成分（次生代謝產(chǎn)物）， 所建立的指紋圖譜。雖然化學成分是次生代謝產(chǎn)物，受生物環(huán)境和生長年限的影響而產(chǎn)生個體間較為明顯的差異，但植物的代謝具有遺傳性，作為同一物種的個體在化學成分上也具有相似性（），可以用化學成分的圖譜來建立指紋圖譜。中藥材化學指紋圖譜對控制中藥材質(zhì)量具有更直接、更重要的意義。中藥原料藥指紋圖譜應區(qū)別對待。對中藥飲片指紋圖譜的要求基本

7、和中藥材指紋圖譜相同，對中藥配伍顆粒（包括標準提取物）指紋圖譜應要求高一點，應鼓勵生產(chǎn)廠家采用標準提取工藝，嚴格控制工藝操作參數(shù)，并對原藥材采取“混批勾兌 ”的做法，完全可以建立較穩(wěn)定的指紋圖譜，進行質(zhì)量控制。建立穩(wěn)定的中藥制劑化學指紋圖譜，如果能實現(xiàn)將原藥材投料改為提取物投料（可用混批勾兌做法），嚴格控制工藝流程，對生產(chǎn)工藝實現(xiàn)全過程指紋圖譜監(jiān)控，必定可以解決最終產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定問題。（2）中藥指紋圖譜的性質(zhì)和作用中藥指紋圖譜應符合特征性、重現(xiàn)性和可操作性，才能滿足指紋圖譜的實用要求。不論是中藥材，還是中成藥、中藥方劑的中藥指紋圖譜，一定要能體現(xiàn)該中藥（藥材或復方）的特征，也可稱為專屬性或唯一

8、性。當然也有可能用一張指紋圖譜不足以表現(xiàn)其全部特征，而用幾張指紋圖譜來表現(xiàn)某種中藥（藥材或復方）的各個不同側(cè)面的特征，從而構成其全貌，但對其中的每一張圖譜仍應有其特征性（專屬性）的要求。指紋圖譜主要是用來表現(xiàn)和控制中藥的化學成分群的整體，故要有較好的重現(xiàn)性，因此根據(jù)不同的要求要考慮選用何種分析方法建立最合適指紋圖譜。中藥這樣的復雜體系，基本特性之一是復雜性，其中包含了不確定度和一定的模糊性。這些問題和重現(xiàn)性的概念不同，可以在指紋圖譜的數(shù)據(jù)處理中（如相似度的判斷）采用適當?shù)姆椒ㄓ枰越鉀Q。指紋圖譜的可操作性系指針對不同用途，選用不同分析方法來達到不同的要求。如對于質(zhì)量控制應考慮工廠和藥檢所常規(guī)配備

9、的儀器設備來建立相應的方法，一般以光譜和氣相色譜、高效液相色譜為主。對于用指紋圖譜來進行配伍理論或新藥開發(fā)研究，特別是化學成分和藥理、藥效相關性研究，就應考慮采用聯(lián)用技術，如、等方法， 獲取大量信息，更有利于得到明確的結(jié)果。即使對質(zhì)量控制來說，對中間產(chǎn)品指紋圖譜的要求，特別是相似度的判斷上要求應比最終產(chǎn)品低一些。(3)中藥指紋圖譜質(zhì)控技術的應用中藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展到今天，中成藥指紋圖譜質(zhì)控技術已是牽動行業(yè)全面進步的關鍵技術，其應用研究，對保證中成藥功效，提高中藥產(chǎn)業(yè)整體水平，帶動中藥農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，推進中藥走向世界，具有非常重要的現(xiàn)實意義。1) 指紋圖譜質(zhì)控技術在中成藥現(xiàn)代化生產(chǎn)中的應用：盡管中成藥在我國

10、已有1700余年的歷史，但由于受科學技術條件的限制，中成藥在成品質(zhì)量的控制上仍然缺乏科學的檢驗方法和手段，長期以來可謂 “丸散膏丹，神仙難辨”。中成藥功效的保證，主要依靠的是原料藥材的道地性和藥工制作的經(jīng)驗性。同仁堂 “炮制雖繁，必不敢省人力；品味雖貴，必不敢減物力”的古訓，集中反映了傳統(tǒng)中成藥生產(chǎn)保證質(zhì)量的基點。雖然這種缺乏事后內(nèi)在質(zhì)量檢驗方法的狀況，直到20世紀 60年代徐國鈞先生提出顯微鑒別方法后才發(fā)生變化。但由于傳統(tǒng)中成藥蜜丸、水丸、散劑等主要劑型都以藥材飲片粉末為制劑主料，又是小生產(chǎn)狀態(tài)，所以，基本上可保證成藥功效。液色迷人20世紀50年代以后，中成藥劑型工藝到生產(chǎn)方式發(fā)生了根本的變

11、化。片劑、顆粒劑、口服液等逐步取代了“丸、散、膏、丹”，制劑主料也由提取物取代原料粉；加之規(guī)?；?、機械化生產(chǎn)方式的沖擊，以及 “為解決需求供應短缺，廣泛引種藥材”影響，靠 “中藥材的道地性、老藥工的經(jīng)驗性”控制中成藥質(zhì)量的局面受到了沖擊。要維持中成藥功效的穩(wěn)定性，就必須在建立現(xiàn)代化成品內(nèi)在質(zhì)量標準的基礎上， 予以嚴格的檢驗控制。隨著科學技術的進步和植物化學研究的不斷深入，將中藥材研究已搞清的內(nèi)在成分及其測定方法用于質(zhì)量控制，制定相應檢驗標準，也有了長足的進步。以中華人民共和國藥典為例，1963年版藥典收載的中藥材只有基原與外觀形狀鑒別，中成藥則僅有處方與制法，沒有任何檢驗項目。1977年版藥典

12、大量采用了顯微鑒別。1985版藥典開始，色譜、光譜技術在中藥質(zhì)量控制上被采用，應用的具體方法、技術、測定的成分和被要求的品種，都不斷增加。最新的2000 年版藥典，收載含量測定的品種已達308種，把已知的主要成分或有藥效的成分作為質(zhì)控指標予以檢測控制。但是從中醫(yī)藥的觀點看，個別單一指標成分的控制，難以真正控制中藥功效。中醫(yī)辨證施治用的是藥味而非某個化學成分。麻黃堿與麻黃、甘草酸與甘草、人參皂苷與人參、天麻素與天麻等在中醫(yī)來看是兩件不同的事物。中藥的 “補氣 ”、 “活血 ”、 “溫里 ”、 “發(fā)表 ”、 “滋陰 ”、“健脾 ”等功效，是藥材飲片或成藥方劑內(nèi)含物質(zhì)群的整體作用結(jié)果。此物質(zhì)群的整體

13、情況，包括所含的物質(zhì)數(shù)、物質(zhì)量及組成比例差異，就拿化學都會對功效發(fā)生影響。中藥內(nèi)含物質(zhì)群是個很復雜的問題。成分研究時間最長、研究資料積累最多的人參來說，現(xiàn)在已知人參含皂苷有30多種，揮發(fā)油29種，氨基酸15種，礦物質(zhì)29種，糖類 16種，有機酸11種以及酯類、生物堿、維生素、甾醇和多種酶等物質(zhì)，而且還不斷有新的發(fā)現(xiàn)。一味藥材尚且如此，復方成藥的物質(zhì)群就更復雜了。 液色迷人中醫(yī)傳統(tǒng)上有“傳方不傳量”之說， 意即方劑功效不僅取決于構成方劑的藥味，還取決于藥味的絕對量及配伍比例。如張仲景傷寒論中的發(fā)表劑 “桂枝湯 ”由桂枝、芍藥、生姜、炙甘草、大棗5味藥組成，僅僅把其中芍藥用量加倍再加上飴糖，即成為

14、補虛散寒，溫建中臟（脾胃 ）的補益劑“小建中湯 ”。所以要控制中藥功效，不能只針對某一二個化學成分，必須對方劑物質(zhì)群整體予以控制。就此而言，要把質(zhì)量控制建立在研究清楚每個內(nèi)含成分的基礎上，難以實現(xiàn)。這就要求提供一種在尚不清楚全體化學成分的情況下，實現(xiàn)對物質(zhì)群整體控制的有效方法。而現(xiàn)代色譜、光譜等儀器分析所得物質(zhì)群指紋圖譜，展現(xiàn)了這種可能性。幾個物質(zhì)群在相同儀器、相同試驗條件、相同操作方法下所得的指紋圖譜相同性，即可反映這些物質(zhì)群的同屬性。雖然對圖譜中每個特定峰的成分并不了解，也即對物質(zhì)群的化學成分并不全知曉，但這并不影響對物質(zhì)群一致性的判斷。不僅可以定性鑒別，還可以半定量分析。面對形形色色的多

15、組分體系，在充分利用化學測量儀器所產(chǎn)生的信號特點的基礎上，運用信息學、統(tǒng)計學和計算機，最大限度地從中抽取不同特性樣本中的定性、定量化學信息，為中成藥指紋圖譜建立，提供了現(xiàn)代科學技術基礎，也使指紋圖譜質(zhì)控技術在中成藥現(xiàn)代化生產(chǎn)中的應用成為可能。2）指紋圖譜技術在中藥產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化中的應用：中藥工業(yè)現(xiàn)代化歸根結(jié)底要體現(xiàn)在其產(chǎn)品中成藥的現(xiàn)代化上，中成藥生產(chǎn)的現(xiàn)代化歸根結(jié)底要體現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量控制的現(xiàn)代化上。這種質(zhì)量控制的要求，首先是指質(zhì)量標準本身可以反映藥效和安全控制，其次是指生產(chǎn)全過程可以控制達到成品內(nèi)在質(zhì)量的一致。而這兩點正是當前中成藥生產(chǎn)中最為突出的問題，不僅現(xiàn)有質(zhì)量標準本身不足以控制成品功效穩(wěn)定和安

16、全， 而且生產(chǎn)本身也難以保證成品的一致。所有這些又都是因為對成品的物質(zhì)群差異狀況本身就知之甚少。液色迷人指紋圖譜質(zhì)控技術的采用，有望顯著改善中藥的質(zhì)量控制，帶動產(chǎn)品質(zhì)量標準的升級。而產(chǎn)品質(zhì)量標準的升級，必然會影響到企業(yè)生產(chǎn)的各個方面。采用指紋圖譜必然要求企業(yè)對原料內(nèi)在質(zhì)量批批測定， 對原料倉儲管理予以改進；必須要求對配方投料不僅僅是按處方投料，而且要針對同一味藥、不同批號內(nèi)在質(zhì)量的差異，研究如何搭配投料以保證成品內(nèi)在質(zhì)量的相對一致；必然要求對工藝過程進行研究，確定嚴格的控制條件，以保證成品的一致性；必然要求改善生產(chǎn)崗位的管理，切實保證操作一致性，達到結(jié)果的一致性；必然要求對生產(chǎn)過程中的內(nèi)在質(zhì)量

17、予以監(jiān)控，研究相應技術對策，努力保證每個程序的出料符合要求，達到最終成品符合要求；必然要求對設備選型進行研究，改善設備保養(yǎng)管理，保證設備狀態(tài)和使用的一致性。中成藥的在這時才更體現(xiàn)出“軟件要求重于硬件要求的真諦”。此外，指紋圖譜質(zhì)控技術的采用，也為各種新設備、新技術的應 用提供了廣闊的空間。指紋圖譜與生產(chǎn)過程關系密切，可變因素多。一方面給指紋圖譜一致性帶來難度，另一方面正是因為有了指紋圖譜質(zhì)控要求，生產(chǎn)過程中工藝的變動、設備的變動是否合理在質(zhì)量上有了客觀的衡量標準。即可以在保證質(zhì)量的前提下。大膽試驗采用各種新工藝，新設備，而不是簡單地要么都是醇沉工藝，要么都是大孔樹脂工藝，要么一概排斥，盲目性很

18、大。同樣，中成藥企業(yè)采用指紋圖譜要克服許多技術和管理的障礙，但同時， 也就在制定新產(chǎn)品的指紋質(zhì)控圖譜中自然包含了許多技術秘密。過去中成藥處方是品種的技術核心內(nèi)含所在，而今后光有處方，若不掌握生產(chǎn)工藝參數(shù)和設備，就不一定能夠做出符合指紋圖譜要求的產(chǎn)品。這時的指紋圖譜就是企業(yè)新產(chǎn)品自我保護的技術壁壘。指紋圖譜質(zhì)控技術的采用，不僅將有力促進中成藥生產(chǎn)過程的量化操作，提高規(guī)范管理程度，促進生產(chǎn)過程的數(shù)字化控制，提高儀器與計算機的應用程度，促進新工藝設備的采用，提高工藝裝備的現(xiàn)代化程度， 而且還會為中成藥新產(chǎn)品的研究開辟篩選新渠道。通過對同一處方，不同工藝，所得不同物質(zhì)群圖譜，比較功效差異，就可以篩選優(yōu)

19、化工藝技術。指紋圖譜的技術難度和深度使之在推進中成藥生產(chǎn)集約化、規(guī)范化的過程中，必將促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構更加集中化，企業(yè)更加規(guī)模化。 可以預見，如同當年中成藥衛(wèi)生標準引發(fā)了中成藥企業(yè)的全面進步 樣， 中藥質(zhì)控指紋圖譜的研究與應用在推進中成藥產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化上必然起到更深、更廣的導向與促進作用。3）中藥指紋圖譜質(zhì)量控制對中藥農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的促進作用：中藥栽培在我國具有悠久的歷史，早在2600 多年前的詩經(jīng)中就有具體體現(xiàn)。 特別是20世紀后半葉，我國的中藥栽培的發(fā)展出現(xiàn)了前所未有的局面， 已相當大眾化。直至現(xiàn)在家種家養(yǎng)藥材已經(jīng)基本滿足市場需要。在此過程中，培養(yǎng)了一批中藥材農(nóng)藝科技人員，積累了一批中藥材從育種、復壯到

20、栽培、植保等方面的科技成果，但是從生產(chǎn)形式上看，中藥農(nóng)業(yè)至今基本上還是處于分散、落后的小農(nóng)經(jīng)濟狀態(tài)。價格波動大，藥材質(zhì)量波動亦大，而且藥材質(zhì)量比之過去反而下降。不僅是種植粗放問題，更有品種基原混亂、栽培地域混亂、收獲時節(jié)混亂以及農(nóng)藥、化肥的濫用。再加上藥材千年沿襲的集貿(mào)交易形式給制假、摻雜提供了機會，藥材質(zhì)量的參差不齊直接影響國內(nèi)飲片與中成藥質(zhì)量，影響藥材出口，造成出口數(shù)量的下降。中藥農(nóng)業(yè)已到了必須重視質(zhì)量，重視優(yōu)勢，講究道地性的時候了。但中藥農(nóng)業(yè)是否重視質(zhì)量，歸根結(jié)底取決于中成藥工業(yè)對原料質(zhì)量的重視與否。中藥工業(yè)近30年進步很大，如果說在發(fā)展中最滯后的環(huán)節(jié)是成品內(nèi)在質(zhì)量標準，那么最薄弱的環(huán)節(jié)

21、則是原料采購。有的中藥廠對原料質(zhì)量不講究，什么便宜進什么，導致了中藥農(nóng)業(yè)重數(shù)量不重質(zhì)量的狀況?，F(xiàn)代中藥產(chǎn)業(yè)藥材、飲片、提取物、成藥四大支柱，中成藥的經(jīng)濟份額最大，藥材的 70以上供應中成藥廠，中成藥工業(yè)已經(jīng)處于中藥產(chǎn)業(yè)的主體地位，對中藥農(nóng)業(yè)客觀上具有主導作用。建立藥材基地，對工業(yè)企業(yè)和藥農(nóng)有供需穩(wěn)定、價格穩(wěn)定、生產(chǎn)穩(wěn)定和質(zhì)量穩(wěn)定的好處。對產(chǎn)業(yè)來說，這充分體現(xiàn)出工業(yè)為主導，農(nóng)業(yè)為基礎。以現(xiàn)代化工業(yè)引導現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，把現(xiàn)代化工業(yè)建立在現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的基礎上。只有這樣才能保證中藥工業(yè)現(xiàn)代化的持久穩(wěn)定發(fā)展，也只有這樣才有整體協(xié)調(diào)的中藥現(xiàn)代化?？梢哉f，沒有中藥農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，就沒有中藥現(xiàn)代化，這方面一些企業(yè)已經(jīng)有

22、了成功的經(jīng)驗，如哈爾濱中藥二廠在河北張家口的黃芩基地，天津天士力藥業(yè)公司在陜西南洛的丹參基地，上海市藥材公司在上海市郊的西紅花基地等。中藥指紋圖譜的應用已經(jīng)促使一些中藥工業(yè)企業(yè)認真思考原料基地的問題， 思考中藥工業(yè)與農(nóng)業(yè)的關系問題，思考中藥農(nóng)業(yè)與貫徹國策實現(xiàn)現(xiàn)代化的問題。由此可見，這項技術有牽動中藥工業(yè)與中藥農(nóng)業(yè)共同實現(xiàn)現(xiàn)代化的作用，這種作用還剛剛開始，由此產(chǎn)生的工業(yè)生產(chǎn)規(guī)?；?、集約化帶動中藥農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的集約化、規(guī)范化()和中藥農(nóng)業(yè)新的集中化、規(guī)?；?、道地性，這種作用必將越來越顯著。4)國外中藥指紋圖譜質(zhì)控技術的研究現(xiàn)狀：近 20年來， 采用指紋圖譜質(zhì)控技術對中成藥這樣的物質(zhì)群實施質(zhì)量控制已成為世界各國的共識。如在20世紀 80年代，日本漢方藥主要生產(chǎn)企業(yè)在企業(yè)內(nèi)部就已經(jīng)采用高效液相指紋圖譜技術控制生產(chǎn)質(zhì)量。首先以按飲片配方煎煮得到的煎汁作為標準樣品，測定指紋圖譜，并以此為基礎指導和監(jiān)控生產(chǎn)過程。即采用傳統(tǒng)方劑和道地藥材，嚴格控制大生產(chǎn)的原料、配方和工藝，使成品指紋圖譜與標準指紋圖譜一致。歐洲一直比較重視草藥的醫(yī)療作用。如德、法聯(lián)合開發(fā)的銀杏葉提取物761 就是一個典型的范例。他們對銀杏葉提取物進行了長期的研究，發(fā)現(xiàn)銀杏葉提取物的醫(yī)療作用是提取物所得物質(zhì)群的整體作用結(jié)果。把混合物所含內(nèi)酯和黃酮相互分離，