中药红曲的近红外漫反射光谱聚类鉴别 - 泛太直销研究网

　　［摘要］目的用近红外漫反射光谱法鉴别中药红曲，为生药鉴定提供一种新的方法。方法采用聚类分析方法进行定性鉴别。结果可以有效地鉴别不同种的红曲，结果与形态学、扫描电镜的检验结果一致。结论近红外漫反射光谱法是一种快速、简便、低耗的新型分析技术，可用于红曲等中药的质量控制。

　　［关键词］红曲近红外漫反射光谱鉴别聚类分析

　　Identification of the Chinese traditional medicine, Red Kojic with clustering analysis by nearinfrared diffuse reflectance spectrometry

　　XING Wangxing, SU Guotong, LI Zhenjiang, et al. The 117th Hospital of PLA, Hangzhou 310013

　　［Abstract］ObjectiveTo establish a clustering analysis by nearinfrared diffuse reflectance spectrometry in order to provide a new procedure to identification of the Chinese traditional medicine, Red Kojic. MethodsNearinfrared diffuse reflectance spectroscopy combining with clustering analysis was used to identification of Red Kojic made by fermenting one of 7 species Monascus including M. aurantiacus Lee, M. rubropanctatus Sato, M. albidus Sato, M. barkeri Dangerd, M. ruber van Tieghem, M. purpureus Went and M. fuliginosus Sato. ResultsThere exist obviously differences that we can distinguish easily to the Red Kojic from different species. The results are consistent with that of morphologic study and analyzing with scanning electron microscope. Conclusions This method is a new rapid, simple and low cost assay technique being able to using to the quality control of Red Kojic.

　　［Key words］Red KojicNearinfrared diffuse reflectance spectrometryIdentificationClustering analysis

　　用红曲霉属(Monascus)真菌发酵制成的红曲(Red Kojic)是一种食疗兼备的传统中药，具有活血化瘀、健脾消食等功效。由于红曲同时具有降脂、降压、降糖和抑制肿瘤生长等作用而倍受重视［１］。目前中药红曲的质量控制方法仍以形态学特征鉴定为主，辅以少量现代理化分析如薄层色谱法、分光光度法、显微鉴别法等［２］。这些方法对样品的预处理较繁琐，成本较高，费事费力，在一定程度上难以进行快速分析。我国中药红曲的资源丰富，基原复杂，尤其是用同属的红曲霉菌发酵制备而成的红曲药材，在没有基原真菌形态的情况下，应用传统的形态和理化鉴别方法，特别是只根据色素产生来进行种间鉴别难度较大。我国红曲霉属真菌共有18种。《中国药典》1995版仅收载紫色红曲霉(M.purpureus Went)1种，但全国作红曲用者不止此种［１］。

　　近年来，近红外光谱随着计算机技术和化学计量学的发展，在物质的快速成分分析方面取得了很大的进展［３］。

　　本文采用傅立叶变换近红外漫反射光谱(Nearinfrared diffuse reflectance spectroscopy,简称NIRDRS)结合聚类分析对用7种红曲霉属真菌发酵制成的红曲药材进行了鉴别研究，结果与形态学、扫描电镜的检验结果一致，方法简便快速。

　　1材料与方法

　　11样品实验用红曲霉属真菌标准株见表1。表1实验用红曲霉的名称及来源

　　12仪器VECTOR22/N傅立叶变换近红外光谱仪(德国Bruker公司) FA1004型电子天平(上海天平仪器厂)

　　13实验条件测定方式：积分球漫反射，扫描范围：4 050～7 500cm－１，分辨率：4cm－１，扫描次数：64次，光谱处理：21点平滑后求一阶导数、25点平滑后求二阶导数，用OPUS/INDENT定性分析软件，进行聚类分析。

　　14实验方法药材经60℃烘干12h，机器粉碎，过80目筛，取约2g置测量杯中，以金箔为参比，按实验条件进行扫描，每个样品重复测定5次，求平均光谱。所得原谱分别求一、二阶导数光谱。

　　2结果

　　21影响实验因素的考察

　　211粒度大小取经60℃干燥的红曲样品，粉碎，分别过28、40、80、100、200目筛，取约2g样品在上述条件下进行测定，结果显示，大于60目筛的样品，光谱的重现性好，为保证样品的均匀性，本实验取过80目筛的红曲样品进行测定。

　　212装样量差异分别取约025、050、10、15、20、40g过80目筛的红曲样品进行测定。结果发现，当装样量超过15g时，光谱基本无变化；装样量不足10g时，光谱产生漂移。本实验取装样量为20g进行测定。

　　213分辨率分辨率分别设置为2、4、8、16、32、64cm－１时，取约2g过80目筛的红曲样品进行测定，结果以分辨率4cm－１为佳。分辨率为2cm－１时，光谱信息丰富，但噪音的影响也最大；分辨率大于8cm－１时，部分样品信息损失。

　　214扫描次数扫描次数分别设置为2、4、8、16、32、64、100、150次时，取约2g过80目筛的红曲样品进行测定，结果表明，扫描次数越多，噪音影响越小，扫描时间越长。本实验设扫描次数为64次。

　　215重复测定次数为了减小重复装样时的误差，一般需测定多次，求平均光谱。取约2g过80目筛的红曲样品，重复测定8次，当测定次数大于5时，所求平均光谱的结果较好。本实验每个样品重复测定5次，求平均光谱。

　　216谱区范围选择近红外仪的扫描波长范围为3 700～12 000cm－１，通过全谱区扫描发现4 050～7 500cm－１范围的信息量丰富，能完全鉴别各种红曲，本实验取此谱区进行数据处理。

　　217光谱预处理用NIR原谱及原谱经一、二阶导数预处理后到的一、二阶导数光谱分别用于鉴别，发现原谱的鉴别效果最差，二阶导数光谱的鉴别效果最佳，本实验取NIR二阶导数光谱进行分析。

　　22红曲药材的NIRDRS红曲的化学成分比较复杂，除了大量的淀粉之外，主要是一些黄酮、生物碱、香豆精、蒽醌、色素、酶类、多糖、皂甙、脂肪酸和氨基酸等［２］。这些化合物中都含有CH、NH、OH基团，能产生NIR吸收光谱。7种不同种红曲霉标准株发酵制备的红曲NIRDRS原谱及它们的一、二阶导数光谱见图1。

　　23红曲药材的聚类分析7种红曲霉标准株发酵制成的红曲药材的聚类分析结果见图2。

　　聚类图可见，橙色红曲(Monascus aurantiacus Lee)首先与红色红曲(M.ruber van Tieghem)聚成一类，这与形态学结果相一致。橙色红曲是从红色红曲中独立出来的新种，二者在形态上十分相似；其次再依次与巴克红曲(M.barkeri Dangerd)、紫色红曲聚成一类，因为它们产生的色素相近。变红红曲(M.serorubesceus Sato)和烟色红曲(M.fuliginosus Sato)自聚一类，再与上述4种颜色较近的红曲聚为一类；它们都与发白红曲(M.albidus Sato)的距离较远。

　　3讨论

　　近红外光谱(NIRS)是可见光谱与中红外光谱之间的一段谱区，其波长范围为075～25μm，波数范围13 330～4 000cm－１。该谱区主要是含氢基团(CH、NH、OH)的倍频与合频吸收，其特点是吸收强度弱、信息量比紫外可见光谱大、谱带宽、重叠严重、解析较难等。随着化学计量学和计算机技术的发展，该谱区才得以广泛应用。NIRS吸收弱的特点也给分析带来了方便，即样品不需稀释等预处理，可直接进行分析；而漫反射技术可直接测定固体样品，无需破坏样品及制样，操作简便、快速。因此，NIRS技术已被广泛应用于食品、医药、农业、烟草及化学等行业的定性、定量分析，是一种理想的质量控制和质量保证的方法。本文采用NIRDRS法结合聚类分析对中药红曲的干燥粉末进行定性分析，为中药鉴定学提供了一种新的方法。

　　NIRDRS法用于药物分析，结果准确与否取决于制样的标准化、采样的准确性与重现性及光谱的信息处理技术。由于漫反射光谱直接测定固体粉末样品，所以制样时，样品的颗粒度、均匀性、装样的松紧程度及装样量都会对测定产生严重影响；样品扫描时，分辨率、扫描次数会影响采样的准确性与重现性；选择不同的谱区范围及光谱处理技术，对合理利用NIRS信息，得到准确的分析结果将产生影响。因此，对这些影响因素进行考察十分必要。

　　从图1中可以看出，同属药材的NIRDRS原谱、一、二阶导数光谱极为相似，各样品特征信息隐藏于光谱中，很难从峰位、峰强、峰形加以直观鉴别。但红曲种间差异和制备方法的不同，主要化合物的种类及含量会有差别，这种差异必须经过数学处理，提取特征信息后，才使NIRS技术应用于其分类鉴别成为可能。

　　实验结果表明，NIRS聚类分析结果与经典分类基本吻合，说明NIRS分析技术具有很好的重现性和可靠性。中药红曲的成分很复杂，随着产地不同、发酵方法不同，其成分都会发生变化；因此，作定性鉴别时，应尽可能地收集来源不同的样品，找出具有共性的特征，作为鉴别的依据。本实验所用红曲产地较多，基本代表了红曲的生物多样性，故该方法可用于中药红曲的质量控制。属内其他种红曲样品的扩充，可进一步改善相应品种的多样性和鉴别的成功率。