中药显微鉴定技术的研究进展

中药显微鉴定技术的研究进展

显微镜鉴定是指使用显微镜显微镜观察材料的组织结构、细胞形状和含量的微观特征，从而确定材料的品种和质量。这是中医识别的四种方法之一，具有简单、快速、准确的优点。由于药材组织具有专属性和稳定性等特点,使得显微鉴定在外形不易鉴定或已破损的药材、粉末药材及由原粉制成的中成药研究中应用尤其广泛。2000年版《中国药典》所收载的中药制剂中有显微鉴别项的达248种,约占55%,比1990年版增加69种,比1995年版增加33种,这种明显的上升趋势足以体现显微鉴定在中药鉴定中的重要作用。几十年来,广大药学工作者在中药显微鉴定领域已发表了大量的研究论文,并出版了许多高质量的研究专著,这些研究成果不仅提高了显微鉴定的科研水平,也反映了显微鉴定技术的快速发展。显微鉴定的研究领域一直在不断深化,时至今日,已经不能单纯用一台普通光学显微镜来代表中药的显微鉴定了。笔者应用各种检索方法,对二十年来国内显微鉴定研究方法的相关报道进行了比较详细的查阅,本文从显微定性研究和显微定量研究两个方面对中药显微鉴定研究方法的发展概况作简要介绍。1关于微定性研究显微鉴定的主要研究方向是力图通过对药材的微观显微特征的观察比较来鉴别药材的真伪、优劣。1.1在计算机数据处理中的应用偏振光显微镜(简称偏光镜)是利用了自然光在通过各向异性透明体时,可产生偏振光的作用原理,在普通光学显微镜中增加偏振装置(价格低廉),使得偏振光线在通过各向同性的样品时呈现暗视野,而各向异性的物质呈现不同的色彩。通过普通显微镜和偏光镜的对照观察,可使中药显微鉴定的速度和准确性大为提高,偏光镜的应用还为计算机图像处理提供了方便。偏光镜常用于淀粉和晶体物质的观察,赵中振等利用偏光镜发现了黄芪等8种淀粉粒、人参等12种草酸钙晶体、桃仁等7种石细胞、山茱萸等5种导管以及石菖蒲等8种纤维均具有稳定、特异的偏光特征,并主要利用偏光镜通过药材的各自偏光特征鉴别了含34种药材的至宝三鞭丸。在对具有偏光特征的药材鉴定中应用偏光镜观察可以快速、准确地找到鉴定特征并能排除干扰,而许多药材经鉴定都具有偏光特征,笔者认为应该在显微鉴定中普及偏光镜的应用。1.2化学成分鉴定研究普通光学显微镜因其经济适用,一直是显微鉴定研究工作不可缺少的主要工具。可以说所有显微研究的基础工作都是通过使用普通光学显微镜来完成的,但多是直接观察镜下各组织的显微形状等特征,对显微化学鉴定研究则相对较少。仅见王强等通过对样品粉末分别滴加水合氯醛试液、浓硫酸试液及稀碘液后在镜下观察制片的颜色变化可以将所研究的6种香港市场牛黄商品完全区分;董书等利用对样品粉末加间苯三酚和盐酸染色后观察导管和纤维的颜色变化可以区分升麻与腺毛马蓝;刘葆琴等通过对药材行微量升华后镜下观察升华结晶的形状、颜色及分别滴加HCl、NaOH、FeCl3等化学试剂后观察所见的化学反应可以完全区分大黄等50种药材;田恒康等通过对药材提取液、药材升华结晶、药材自身分别进行显微化学反应得到肉桂等14种常用中药材的显微化学专属性特征。这些研究方法简便,易于观察,均有很好的应用价值。1.3显微鉴定方法传统的显微鉴定多是在观察药材的镜下特征后,通过显微描绘器手工描绘所见特征记录,这种方法难免使研究结果有人为的主观误差。近年来显微摄影的应用弥补了这一不足,利用相机拍摄得到的图片可以真实反映观察对象的各种镜下特征。目前像OlympusBX50等将显微镜与相机连为一体的高级系统生物显微镜因其清晰度高,使用方便等优点正在被逐步推广使用。利用显微摄影进行显微鉴定研究的报道已比较多见。例如帅绯等对刺人参的根横切面、纵切面的显微观察;许欣荣等对药用月季花和玫瑰花的花萼、花柱的显微观察;丁小余等对铁皮石斛茎解剖结构的显微观察等均是利用高级系统生物显微镜进行显微鉴定研究。但是显微摄影的缺点是整体研究造价较高,难于在基层工作中普遍应用。1.4扫描电镜观察普通光学显微镜的景深和视野的局限性决定其所观察的样品必须是极薄的切片或粉末,这常常给实际工作带来许多不便之处。扫描电子显微镜的应用基本上解决了这一难题。与普通光学显微镜相比,扫描电镜具有直接观察样品表面结构、景深大、放大范围广、分辨率高、样品制备过程简单等优点。这些特点使其在观察药材表面细微特征方面更为适用,主要应用于对药材花粉粒、叶表面、种皮表面的鉴定研究。康廷国等利用扫描电镜对四种洋金花的花粉粒进行详细观察,发现白花曼陀罗与毛曼陀罗花粉粒在不规则网状纹理的有无上,曼陀罗与紫花曼陀罗花粉粒在不规则网状雕纹的大小上均有显著区别,可作为鉴别参考。卢慧卿等在扫描电镜下观察到珍珠粉和珍珠层粉的文石小板形状明显不同,为两者的鉴别提供了参考依据。另有报道在利用扫描电镜观察大多数单子叶植物中的晶体时发现,长而多的针晶束先端部分的显微特征是不同的,这对原植物的鉴定和生药的研究具有一定的价值。扫描电镜的应用报道很多,在区分近缘属植物的鉴定工作中正起着不可估量的作用。1.5特殊内容的中药鉴定技术图像分析技术的应用:计算机技术的发展及其在生药学中的应用,使中药组织形态学研究逐渐向三维和定量方向发展。计算机图像分析技术是运用体视学原理和计算机图像测试技术,测试大小、密度和形状因子三大类参数,并结合数值分类手段,定性定量地刻画组织细胞显微图像的形态特征及评判标准的一种显微鉴定手段。应用图像分析技术进行显微鉴定研究尚不普遍,郑汉臣等采用计算机图像分析技术对榧属植物的花粉进行了分析测定,得到了花粉最大面积、长轴、短轴、轴比、体积等三维形态学参数,提示计算机图像分析技术可用于建立生药鉴定学方面的系统数据库。图像分析技术有助于中药显微鉴定向人工智能化方向发展,并为近缘品种和混淆品种中药鉴别提供了比较可靠的分析手段。但因其只是部分组织形态特征的定性定量描述,并且其本身技术规范性尚待进一步完善,所以只可作为中药显微鉴定的一种有效的辅助手段。图像检索技术的应用:随着电子计算机技术的快速发展,图像检索技术在中药显微鉴定研究中也被逐渐应用。基于文本的图像检索系统报道较多,这种图像检索的基本方法是通过建立图文数据库,选择中药组织特征建立代码库,鉴别时,输入显微组织的特征代码,通过计算机检索确定中药物种及其图文信息。其方法要求操作者要有较高的显微鉴别技术水平,并且难以避免人为的主观误差,因此该系统的应用有很多局限性。近10年来,基于内容的图像检索系统的建设已有所进展,其基本原理是利用图像显示的形状、轮廓、纹理和颜色等自身内容,采用计算机图像分析自动计算定量,形成图像特征的量,计算机针对这些量与数据库进行自动比较识别。这种方法可以弥补基于文本的图像检索系统的缺点,更有效地实现中药显微鉴别的自动化和智能化,更有利于普及显微鉴定这一技术。2显微定量测定显微定量是根据显微特征的专属性和稳定性,对药材某一专属特征进行计量分析,从而鉴定药材的真伪、优劣的方法。张瑜华,利用人参簇晶的显微特征,对人参和西洋参的混悬液分别制片,镜下观察每片中簇晶数量,并确定簇晶数和含量间的回归方程,经t检验及相关性检验,均说明两者簇品数有非常显著差异,且回归方程是显著正相关,据此鉴别人参与西洋参。陈家春等采用非参比物显微定量法,分别测定藕节、牡丹皮、鸡冠花、槐花炒炭前后所含显微特征微粒的个数,观察炮制前后的变化,以此作为判断该种中药炒炭炮制品是否达到“炒炭存性”质量标准的显微定量的依据。显微定量法适用于含明显特征的各类中药,方法科学,操作简便,完全适用于基层鉴定工作。3加快了显微鉴定的自动化进程显微鉴定的特点使其一直是鉴别药材真伪最有效的手段之一,是其它鉴定手段不可替代的。随着自然科学的飞速发展,数码相机、扫描电镜、电子计算机等高科技仪器的应用正在与传统的中药显微鉴定技术不断融合,打破了显微鉴定需要操作者有较高经验