近红外漫反射光谱鉴别不同产地黄柏药材的方法分析

近红外漫反射光谱鉴别不同产地黄柏药材的方法分析

张如源

张如源（河南洛阳市第二中医院，河南471003）

【摘要】目的探究近红外漫反射光谱鉴别不同产地黄柏药材的方法。方法选取四川、贵州、湖北和云南不同产地的真伪黄柏药材的近红外漫反射光谱为研究对象，利用模式识别的方法对药物进行聚类分析，通过三重交叉验证法验证模型的稳定性和可靠性。结果近红外漫反射光谱可对黄柏药材的真伪的辨别率达到100%；数据模型对已知样本的分辨率为99.9%，对未知样本的预测准度也可达到99.9%。结论采用三重交叉验证模型对已知样本的预测准度较高，且可有效鉴别出黄柏药材的真伪。近红外漫反射光谱可在不破坏药材材质的情况下，准确的辨别出黄柏药材的真伪和不同产地，优良性较强。

【关键词】近红外漫反射光谱；不同产地；黄柏药材【中图分类号】R2【文献标号】A【文章编号】2095-9753（2015）08-0019-01

黄柏具有清热燥湿、泻火除蒸、解毒疗疮的功效。伪品黄柏主要有番薯的块根，无黄柏真品的上述功效，如被误当真品服用，将会延误治疗[1]。因此，采用正确的方法对其真伪进行辨别尤为重要。

本文选取四川、贵州、湖北和云南不同产地的真伪黄柏药材的近红外漫反射光谱为研究对象，对近红外漫反射光谱鉴别不同产地黄柏药材的方法进行评价，具体如下。

1材料与方法1.1样品选择选取四川、贵州、湖北和云南不同产地的真伪黄柏药材的近红外漫反射光谱为研究对象，每省各选21批。全部药品由某大学科学院药学研究室的教授进行鉴定和确认。

1.2仪器与设备本次研究选用美国某公司生产的近红外光谱仪，并配备积分漫反射的采样系统、检测器以及石英样品杯，并利用结果软件对光谱数据进行收集。

选用我国某市生产的手提式高速中药粉碎机[2]，200目标准检验筛（网孔尺寸为75μm，304全不锈钢材质，直径200mm，高度50mm，密封性好），DZF-6020真空干燥箱（天津市顺诺仪器科技有限公司），DHS20A多功能红外水份测定仪（外壳尺寸：325mm×195mm×195mm，上海精密仪器仪表有限公司）。

1.3方法1.3.1样品处理方法将全部药品样品去泥、去沙，并将其清洗干净。清洗过后，将所有经处理的黄柏样品放置在60℃的真空干燥环境下，放置时间为24小时。药品经干燥处理后，先使用高速中药粉碎机将药材粉碎，粉碎后再使用200目标准检验筛，对药材进行过筛。将其制成细粉，并将其存储在干燥器内以备后期使用。

1.3.2测定方法将样品放置在石英样品杯内，并采集近红外光谱（采用积分球漫反射附件）。采集近红外光谱的条件如下：采集范围为10000-4000cm-1，采用空门衰减对光源进行收集，增益效果为原有的两倍。

采用金箔进行扫描，扫描次数为30次，分辨率为8cm-1。将样品随机分为21份，并为每份样品选取3张图谱，并对图谱的数据进行处理。

1.3数据处理采用TQ分析软件对采集的光谱数据进行处理和计算。

2结果2.1黄柏药材的近红外漫反射光谱鉴别黄柏在中药中属芸香科植物的黄树皮，黄柏中不仅富含大量的纤维素和淀粉，同时也含有多种生物碱和化学成分，主要包括以下几方面：小聚碱、巴马亭、黄柏碱等，此外，还含有酮类物质、酯类物质、醇类物质及脂肪油及粘液质。上述物质中含有能够吸收光谱的化学物质，不同产地的黄柏药材的近红外漫反射光谱的导数光谱差异显著，具体见图1及图2.

图2不同产地的黄柏药材近红外漫反射光谱导数光谱图从图1和图2中可以看出，由于真伪两种药材的药物构成具有较大的相似性，因此，药材的光谱信息重叠部分较多，且重叠现象较为严重。此外，从图1和图2中可以看出，同种类药材的原谱与导数光谱具有极强的相似性，且各种样品的特征及信息难以从图表面上直观辨别出来，各峰位、峰形、峰强均可从图中直接看出。各药材种类间的差异和制造方法的不同是造成样品间差异显著的主要原因，真伪黄柏药材的化合物和含量均有差异，而此种差异需要经数字处理并进行验证提取信息，只有经过上述步骤，近红外漫反射光谱技术才能为黄柏药材的分类及样品和非样品提供鉴定支持，提高鉴定成果的可信度和可靠性。

2.2近红外漫反射光谱数据的预处理近红外光谱设备在运用过程中会受到噪音、基线漂移、信号本身以及样品等的干扰和影响。而合理并恰当的运用光谱预处理方法可将近红外光谱的特征等信息进行有效的提取，并达到消除噪音，降低样品不均匀和色差的良好效果。通过此种方式，不仅提高了模型预测的准度和精度，还可促进模式预测的稳定性和可靠性。本次研究采用的预处理方法为校正和处理黄柏样品的近红外光谱，通过此种方法，最终将噪音和干扰过滤掉，并解决了基线偏移或飘移的状况。

2.3真伪黄柏药材的鉴别对真伪黄柏药材的鉴别不仅体现在原始图谱，还体现在经预处理的图谱上，两者均具有几乎相近或相似的光谱吸收，也可以认为是两者的指纹图相似。番薯的块根与不同产地的黄柏药材在相同条件下进行测定，从而获得近红外光谱。采用TQ分析软件对真伪黄柏药材进行鉴别和分析，本次研究结果显示，近红外漫反射光谱可对黄柏药材的真伪的辨别率达到100%。具体见图2