指纹图谱技术在中药材质量控制中的意义与作用

中药质量是其疗效的关键。 长期以来，人们多依靠经验，从中药材的外观形态、气味及几个简单的物理、化学现象来判断真伪。 起到了一定的作用，但通常具有主观性和片面性。 随着现代分子生物学技术的发展，中药材的指纹图谱技术在中药材的质量控制中显示出越来越广泛的应用前景。(1)中药指纹图谱的概念和分类“指纹”(fingerpint )来源于法医学，每个人的指纹在微小的细节结构上各不相同，根据这些差异可以用“对照”方式确定每个人的特征。 随着生物技术的发展，提出了对DNA指纹的分析，主要通过DNA指纹进行人、动物、植物等生命体的鉴定，甚至亲子鉴定等，扩大指纹的意义，其意义主要体现在两个方面。 指纹表现为图像，DNA指纹图像是由DNA片段组成的条纹。 第二，分析的目的扩大了，可以像指纹分析那样鉴定个体的“唯一性”，也可以鉴定物种整体的“唯一性”(多个个体间的共性)，也可以用于父子鉴定，即判断个体间的亲缘关系等。 中药指纹图谱与DNA指纹图谱不同。1 )中药指纹图谱的概念：中药指纹图谱是借用DNA指纹图谱发展起来的，最早发展的是中药化学成分色谱指纹图谱，特别是高效液相色谱指纹图谱。 HPLC可以分离高分离度、复杂的化学成分形成高低不同的峰来构成色谱图，这些色谱峰的峰位置和高度(或峰面积)分别表示不同的化学成分及其含量，色谱图整体包含在该样品中如上所述，中药指纹图像与法医学中的DNA指纹图像不同。 通常意义上的指纹强调了绝对的“个人特异性”，从而可以控制任何嫌疑人的证言和罪过。 相比之下，中药指纹图谱作为药用植物种的“共享特征性”需要强调来区分中药药剂真伪和质量优劣。 值得进一步指出的是，通常意义上的“指纹”分析依据主要来自先天性遗传，中药化学成分的指纹图谱分析依据主要来自该植物种的后天代谢产物，且多为植物的次代谢物。 因为它对后天生长环境的依赖性很强，比单纯的先天性遗传的“指纹”脆弱得多，所以有中药的“道地性”和“最佳采集时间”这样的说法。 但是，植物的代谢过程仍然受到该种先天遗传的影响，因此利用中药药用化学成分的色谱指纹图谱可以完全识别不同的药剂种类，评价同种药剂的质量优劣。谢培山先生对中药色谱指纹图谱给出了以下定义：中药色谱指纹图谱是一种综合的、可定量的色谱鉴定手段。 通过辨别真伪，评价原料药材、半成品和产品质量的均匀性和稳定性。 基本属性是“统一性”和“模糊性”。 2 )中药指纹图谱的分类：狭义的中药指纹图谱指的是中药化学(成分)指纹图谱。 广义中药指纹图谱可以根据测定手段和应用对象进行不同的分类。 (I )按测定手段分类：中药指纹图像按测定手段分为中药化学(成分)指纹图像和中药生物指纹图像。 中药化学(成分)指纹图谱是指用光谱、色谱、其他分析方法制作的表现中药化学成分特征的指纹图谱。 目前，首次推进色谱法和并用技术，使用最多的是HPLC法。 中药生物指纹图谱中包含中药DNA指纹图谱和研究中的中药基因组学指纹图谱、中药蛋白质组学指纹图谱。 中药基因组学图谱和中药蛋白质组学指纹图谱是指中药制剂作用于特定细胞和动物后引起的基因和蛋白的复杂变化，这两种指纹图谱可以说是生物活性指纹图谱。 目前最主要和最常用的是中药化学指纹图谱，特别是中药HPLC指纹图谱。 ()按应用对象分类：中药指纹图谱按应用对象分为中药剂(原料药剂)指纹图谱、中药原料药剂(含煎剂、配方颗粒)指纹图谱和中药制剂指纹图谱。 更详细地划分，还可以包括生产过程中间产物的指纹图像。 中药的DNA指纹图谱主要用于测定各种中药的DNA图谱。 由于各种基因的唯一性和遗传性，药材DNA指纹可用于药材的种子鉴定、植物的分类研究和质量研究，对药材GAP基地的建立、药材的栽培规范、优良品种的资源和药材的道地性研究极为有用。 中药化学(成分)指纹图谱是对中药中含有的各种化学成分(次生代谢产物)进行检测制作的指纹图谱。 化学成分是次生代谢产物，虽然受生物环境和生长年数的影响个体间有明显的差异，但植物代谢有遗传性，同一种个体的化学成分也有相似性(similarity )，可以用化学成分的地图制作指纹图谱。 中药化学指纹图谱在控制中药质量方面具有更直接和重要的意义。 中药原料药的指纹图谱应该区别处理。 中药饮片对指纹图像的要求基本与中药指纹图像相同，对中药配方颗粒(含标准提取物)的指纹图像要求高，鼓励厂家采用标准提取技术，严格控制技术操作参数，对原药剂采用“混合批次交易”的做法如果能建立稳定的中药制剂化学指纹图谱，把原材料变成提取物(用混合分批法)，严格控制工艺流程，实现生产技术全过程指纹图谱的监测，一定能解决最终产品的质量稳定问题。 (2)中药指纹图谱的性质和作用中药指纹图谱应满足特征性、重现性和操作性，能满足指纹图谱的实用要求。 无论是中药，还是中药处方上的指纹图谱，都要体现出这种中药的特点，可以说是专业性和唯一性。 当然，一张指纹图像可能无法表达其所有特征，也可以表达一些指纹图像中药(生药或复方)的各方面特征，构成其全貌，但其中一张图像还存在特征性(属性)的要求。 指纹图谱主要表现和控制中药化学成分群，需要较高的再现性，因此必须根据需要考虑用哪种分析方法制作最佳指纹图谱。 中药这样的复杂体系，其基本特性之一很复杂，其中包含着不确定度和一定的暧昧性。 这些问题与再现性的概念不同，在指纹图像的数据处理(类似度的判断等)中可以用适当的方法解决。 指纹图像的操作性是指根据用途，选择不同的分析方法来实现不同的要求。 应该考虑工厂和药品检查站通常配备的仪器设备来建立相应的方法，一般以光谱和气相色谱、高效液相色谱为主。 用指纹图像进行配伍理论和新药开发研究，特别是化学成分和药理、药效相关研究，应该采用并用技术，如GC/MS、HPLC/DAD/MS/MS等方法，有利于取得大量信息。 关于质量管理，中间产品对指纹图像的要求，特别是在类似度的判断中，必须比最终产品低。 (3)应用中药指纹图谱质量控制技术中药产业发展到今天，中药指纹图谱质量控制技术是带动行业全面进步的重要技术，其应用研究对于提高中药产业整体水平，推进中药农业现代化，使中药走向世界具有非常重要的现实意义。 1 )指纹图谱质量控制技术在中药现代化生产中的应用：尽管中国已有1700多年的历史，但受到科学技术条件的制约，中成药在产品质量的管理上缺乏科学的检测方法和手段，长期以来被称为“丸散膏丹、仙人不可分辨”。 中医药效果的保证，主要依靠原料药材的道地性和药工制作的经验性。 同仁堂“炮制复杂，不敢节约人力，但不敢减少物品”的旧教训集中反映了传统中药生产质量保证的基点。 这种事后内在的质量检查方法不足的情况，只有在20世纪60年代徐国钧先生提出显微鉴别方法后才有了变化。 但是，传统的中药蜜丸、水丸、散剂等主要剂型，都是以药剂饮片粉末为制剂的主要原料，处于小生产状态，基本上能保证药效。 液体的颜色很有魅力20世纪50年代以后，中药制剂的剂型技术在生产方式上发生了根本的变化。 片剂、颗粒剂、口服液等逐渐取代“丸、散、膏、丹”，制剂的主材料也在提取物中取代原料粉，再加上规模化、机械化生产方式的冲击，以及“广泛引进中药材料”的影响为了保持中医药效果的稳定性，必须在建立现代化产品的内在质量标准的基础上进行严格的检查管理。 随着科技进步和植物化学研究的深入，将中药材研究中揭示的内在成分及其测定方法用于质量控制，制定了相应的检测标准，有了很大的进步。 以中华人民共和国药典为例，1963年版药典收录的中药材只是基本原和外观形状的鉴别，中医药只有处方和制法，没有检查项目。 1977年版药典多使用显微鉴别。 从1985版药典开始，色谱、光谱技术被用于中药质量控制，应用的具体方法、技术、检测成分和要求的品种不断增加。 最新的2000年版药典中，收容含量测定品种达到308种，以已知的主要成分或有药效成分作为质量管理指标进行测定管理。但是，从中医药的角度来看，单独控制单一指标成分很难真正控制中药的效果。 中医的辨证治疗不是使用某种化学成分，而是使用了药味。 麻黄碱和麻黄碱、甘草酸和甘草、人参皂甙和人参、天麻素和天麻等在中医看来是两种不同的东西。 中药“补气”、“活血”、“温里”、“发表”、“滋阴”、“健脾”等功效，是中药饮片和药剂中物质群的整体作用结果。 该物质群的整体情况，包括所含物质的数量、物质的质量和组成比率的差异，对效果有影响。 中药中含有的物质群是一个复杂的问题。 化学成分研究时间最长、研究资料积累最长的人参，现在有人参中皂甙30种以上、挥发油29种、氨基酸15种、矿物质29种、糖类16种、有机酸11种、酯类、生物碱、维生素、甾醇和多种酶等物质仅仅是生药是如此，但复方药的物质群却变得更加复杂。 液体的颜色很有魅力中医传统上有“处方不传达量”一词，处方的效果不仅取决于构成处方的药味，还取决于药味的绝对量和配合比例。 例如张仲景伤寒论中的发表剂“桂枝汤”由桂枝、芍药、生姜、甘草、枣5种药组成，其中芍药的用量加倍添加糖，就能弥补虚散寒，成为温建中脏(脾胃)的助剂“小建中汤”。 因此，要控制中药的效果，不仅要控制某一二化学成分，而且要控制对方的整个药剂群。 因此，在明确了各内涵成分的基础上，很难实现品质管理。 这要求提供在化学成分整体不清楚的情况下，实现物质群整体控制的有效方法。 现代色谱、光谱等仪器对所得物质群的指纹图谱进行了分析，显示了其可能性。 有些物质群可以和用相同的机器、相同的试验条件、相同的操作方法得到的指纹图像一样，反映这些物质群的相同属性。 虽然不知道地图中每个特定峰的成分，即物质群的化学成分，但这不影响物质群一致性的判断。 不仅可以定性鉴别，还可以进行半定量分析。 在面对各种颜色的多成分系统，充分利用化学测量仪产生的信号特征的基础上，用信息学、统计学和计算机，从不同的特性样品中最大限度地提取定性定量化学信息，为中药的指纹图像建立起来，为现代科学技术提供基础，指纹图像质量控制技术在中药现代化生产中的应用也成为可能。2 )指纹图谱技术在中药产业现代化的应用：中药工业现代化最终体现在该产品的中药现代化，中药生产现代化最终体现在产品质量管理的现代化。 这种质量管理的要求首先是指质量标准本身能反映药效和安全管理，其次是指能控制生产全过程达到成品的内在质量。 这两点是目前中医药生产中最突出的问题，不仅目前的质量标准本身不足以控制产品效果的稳定和安全，而且生产本身也很难保证产品的一致。 这些都是因为产品物质群的差异本身并不太为人所知。 液体的颜色很有魅力指纹图像质量控制技术的采用，有望显着改善中药质量控制，提高产品质量标准。 产品质量标准的升级影响企业生产的各个方面。 采用指纹图谱必然是企业测定原料内的质量批次，要求改进原料仓库管理的配方中投入原料不仅要根据配方投入原料，而且对同一药、不同批号内在的质量差异， 必须研究如何配合原料来保证产品内在质量的相对一致，必然要求过程的研究，确定严格的控制条件，保证成品的完整性，必然改善生产车间的管理，确保操作的一贯性， 监视必须达到结果一贯性的必然生产过程中的内在品质，研究相应的技术对策，努力确保各过程的材料满足要求，最终成品满足要求。 必然需要探讨设备的选定，改善设备的保养管理，保证设备的状态和使用的一贯性。 中医药的GMP此时表现为“软件要求比硬件要求的真意重”。指纹图像质量管理技术的采用也为各种新设备、新技术的应用提供了广阔的空间。 指纹图谱与生产过程密切相关，可变因素多。 一方面给指纹图像的完整性带来了困难，另一方面对指纹图像的质量控制有要求，生产过程中流程的变动、设备的变动是否合理，都有质量上的客观测量标准。 我能保证质量。 大胆的试验采用各种新技术、新设备，无论是单纯的酒精沉淀技术，还是大孔树脂技术，一概拒绝，盲目性大。 同样，中医药企业采用指纹图谱必须克服许多技术和管理障碍，同时制定新产品指纹质量管理图谱当然也包含了很多技术秘密。 传统的中医药处方虽然包含在品种技术的核心中，但今后只有有处方，不掌握生产技术的参数和设备，才能制作出符合指纹图谱要求的产品。 此时的指纹图像是企业新产品自我保护的技术壁垒。指纹图像质量管理技术的采用，不仅有力地促进中医药生产过程的量化操作，提高规范管理程度，促进生产过程的数字化控制，提高仪器和计算机的应用程度，促进新技术设备的采用，提高技术装备的现代化程度，还为中医药新产品的研究开辟新途径。 获得相同配方、不同技术、不同物质群的图像，通过比较效果的差异，可以筛选出最佳技术。 指纹图谱的技术难度和深度，在推进中药生产集约化、规范化的过程中，促进了产业结构更集中化、企业更规模化。 正如当时的中药成药卫生标准引起了中药成药企业的全面进步，中药质量管理指纹图谱的研究和应用在推进中药成药产业的现代