基於離子遷移譜和相似度的中藥材與其易混偽品鑑別方法與流程

2023-10-10 13:19:39

本發明屬於中藥材鑑別技術領域，特別涉及了一種中藥材與其易混偽品的鑑別方法。

背景技術：

中藥材是中藥複方發揮藥效的重要基礎，偽品的混入極大地影響了藥效的發揮，威脅患者的健康。以常見中藥材黨參為例，黨參(Radix Codonopsis)是桔梗科黨參屬植物黨參Codonopsis pilosula(Franch)Nannf、素花黨參Codonopsis pilosula(Franch)Nannf.Var.modesta(Nannf)L.T.shen或川黨參Codonpsis tangshen oliv的乾燥根，具有補中益氣、健脾益肺等功效，但是由於野生黨參數量較為短缺，人工培育產品時常滿足不了市場需求，造成混偽品時有發生。銀柴胡(Stellaria dichotoma L.var.lanceolata Bge)是較常見的易混偽品，主要功效為清虛熱、除疳熱，兩者功效不同，不可混用(張朝輝，實用中醫藥雜誌，2011，27(9)，636.)，夜關門(Lespedeza cuneate Dum Cours G.Don)同樣是其較為常見的偽品，其功效主要為益肝明目、清熱活血、利尿解毒，與黨參藥效不同，不可混用(黃冬蘭，孫素琴，徐永群等，現代儀器，2008，5，22-25)。

常見的中藥材質量控制鑑別技術主要有以下兩類策略，一是基源鑑定、性狀檢定和顯微檢定，這些檢定方法有一定的人為性(錢雲川，周樂敏，中國藥業，2001，10(5)，59.李曉琳，邵愛娟，展曉日等，中國中藥雜誌，2015，40(7)，1271-1273.)；二是理化檢定和儀器分析手段，但測試時間較長，儀器昂貴(鄒元鋒，曹朝生，劉江等，中草藥，2010，41(3)，附3-附6)。

因此，很有必要在現有技術的基礎之上，研究設計一種能快速、準確、可量化鑑別中藥材與其易混偽品的方法。

技術實現要素：

為了解決上述背景技術提出的技術問題，本發明旨在提供基於離子遷移譜和相似度的中藥材與其易混偽品鑑別方法，能夠快速、準確、可量化鑑別中藥材與其易混偽品。

為了實現上述技術目的，本發明的技術方案為：

基於離子遷移譜和相似度的中藥材與其易混偽品鑑別方法，包括以下步驟：

(1)選擇某中藥材與其易混偽品，對該中藥材真品樣品和易混偽品分別進行如下前處理：

使用粉碎機處理樣品獲得樣品粉末，準確稱取1-1000mg樣品粉末，加入1-500mL提取溶劑，在25-100℃下磁力攪拌，在冷凝水回流條件下反應5min-24h，待反應體系自然冷卻，過濾收集濾液，得到樣品溶液；

(2)分別對步驟(1)得到的中藥材的樣品溶液和易混偽品的樣品溶液進行離子遷移譜數據採集：

準確移取5-50μL步驟(1)得到的樣品溶液，對其使用電噴霧離子遷移譜儀，實驗參數：正、負離子模式，離子源電壓為1000-3000V，遷移管電壓為5000-10000V，載氣溫度為100-250℃，遷移管溫度為100-250℃，載氣流速為1-5L/min，進樣速度為1-5μL/min，門電壓為1-100V，門脈衝寬度為5-300μs；

(3)根據步驟(2)獲得的中藥材離子遷移譜數據和易混偽品離子遷移譜數據，計算兩者的相似度——相關係數和夾角餘弦：

上式中，xi和yi分別代表兩張離子遷移譜在第i個變量處的強度值，和分別代表兩張離子遷移譜在第i個變量處的平均值，n為離子遷移譜中變量的總數；

(4)採集至少3批次的該中藥材真品樣品，分別按照步驟(1)-(3)所述過程進行處理，得到各批次中藥材真品與其易混偽品的相關係數和餘弦夾角，並建立分別基於相關係數和餘弦夾角的質量控制圖；

(5)將待檢測的該中藥材樣品分別按照步驟(1)-(3)所述過程進行處理，得到待檢測的中藥材樣品與其易混偽品的相似度數據，並將該相似度數據代入步驟(4)建立的質量控制圖中，根據質量控制圖判斷規則，從而鑑別出待檢測的中藥材是否存在偽品風險。

進一步地，步驟(4)建立的質量控制圖包括均值-極差圖、均值-標準差圖、中位數-極差圖和單值-移動極差圖。

進一步地，步驟(1)中的提取溶劑的為甲醇、乙醇、水或者前者的相互混合溶液。

進一步地，步驟(1)中前處理的具體參數：準確稱取100mg樣品粉末，加入30mL甲醇溶液中，在100℃下磁力攪拌，冷凝水回流條件下反應2h，待反應體系自然冷卻至室溫，過濾收集濾液，得到樣品溶液。

進一步地，步驟(2)中離子遷移譜數據採集的具體參數：準確移取25μL樣品溶液，對其使用電噴霧離子遷移譜儀，具體實驗條件：負離子模式，離子源電壓為2000V，遷移管電壓為8000V，載氣溫度為180℃，遷移管溫度為180℃，載氣流速為1.00L/min，進樣速度為1.20μL/min，門電壓為45V，門脈衝寬度為65μs。

採用上述技術方案帶來的有益效果：

本發明以離子遷移譜技術為分析測試手段，以相似度算法為量化方法，提供了一種適用於中藥材質量控制的量化方法，具有多種優勢。1)樣品用量少，僅需數十微升提取液，即可完成待測樣品信號的採集；2)分析速度快，上樣測試至結果輸出用時不到1分鐘；3)設備體積小，便於攜帶，可用以現場在線實驗分析；4)結果量化輸出，實現了定性到定量的結果判別轉變；5)實現質量控制圖的構建，可用以中藥材樣品質量控制。本發明有望解決我國中藥材質量安全監管難以控制的研究現狀。

附圖說明

圖1是本發明的基本流程圖；

圖2是黨參的離子遷移譜圖；

圖3是銀柴胡的離子遷移譜圖；

圖4是夜關門的離子遷移譜圖；

圖5是基於相關係數的黨參均值-極差控制圖；

圖6是基於夾角餘弦的黨參均值-極差控制圖。

具體實施方式

以下將結合附圖，對本發明的技術方案進行詳細說明。

本實施例選擇具有代表性的黨參作為中藥材，選擇銀柴胡和夜關門作為易混偽品，進行說明。

如圖1所示，基於離子遷移譜和相似度的中藥材與其易混偽品鑑別方法，包括以下步驟：

步驟1：挑選8批次的黨參真品樣品，分別對這8批次的黨參真品樣品以及銀柴胡和夜關門樣品進行前處理：

使用粉碎機(25000r/min，3-10min)分別處理上述樣品獲得相應粉末，針對每種樣品粉末，準確稱取100mg樣品粉末，加入30mL甲醇溶液中，在100℃下磁力攪拌，冷凝水回流條件下反應2h，待反應體系自然冷卻至室溫，過濾收集濾液，得到樣品溶液。

步驟2：分別採集8批次黨參真品樣品溶液和銀柴胡、夜關門的樣品溶液的離子遷移譜數據：

準確移取25μL樣品溶液，對其使用電噴霧離子遷移譜儀，具體實驗條件：負離子模式，離子源電壓為2000V，遷移管電壓為8000V，載氣溫度為180℃，遷移管溫度為180℃，載氣流速為1.00L/min，進樣速度為1.20μL/min，門電壓為45V，門脈衝寬度為65μs。

黨參、銀柴胡和夜關門的離子遷移譜圖如圖2、圖3和圖4所示，其橫坐標為遷移時間，縱坐標為強度值。

電噴霧離子遷移譜(Electrospray ion mobility spectrometry，ESI-IMS)，是一種新型的以電噴霧軟電離方式實現大氣壓條件下樣品物質離子分析的一項技術，具有分析速度快、樣品用量少等優點。中藥樣品溶液經微量注射器注入儀器，電噴霧方式引入電離反應區，樣品分子在電離源區域發生電離成為離子，離子在電場作用下通過離子柵門進入遷移區，並在電場作用下經過遷移區到達檢測器。由於不同質量或結構的離子在電場作用下的遷移率不同，因而具有不同的遷移速度，這樣各離子依次到達檢測器，所產生電流經過放大和轉化為電壓信號輸出，可獲得樣品的離子強度和遷移時間的關係圖即離子遷移譜圖。這種新型的離子遷移譜技術，可以快速、準確的獲得實驗中藥材樣品的離子遷移譜圖。

步驟3：根據步驟2獲得的8批次黨參的離子遷移譜數據和銀柴胡、夜關門的離子遷移譜數據，分別計算各批次黨參與銀柴胡、夜關門的相似度數據——相關係數和夾角餘弦：

上式中，xi和yi分別代表兩張離子遷移譜在第i個變量處的強度值，和分別代表兩張離子遷移譜在第i個變量處的平均值，n為離子遷移譜中變量的總數。

針對黨參及其偽品分析，溶劑為甲醇條件，相似度計算時不考慮遷移時間9ms之前的譜峰信息，以排除溶劑峰影響。在本實施例中，取遷移時間9–15ms離子遷移譜數據進行相似度計算。

步驟4：相似度計算結果顯示，相關係數值均在0.991左右，夾角餘弦值均在0.997左右，據此建立基於相關係數的質量控制圖和基於夾角餘弦的質量控制圖。所述質量控制圖包括均值-極差圖、均值-標準差圖，中位數-極差圖和單值-移動極差圖。

步驟5：將待檢測的黨參樣品分別按照步驟1-3所述過程進行處理，得到待檢測的黨參樣品與銀柴胡、夜關門的相似度數據，並將該相似度數據代入步驟4建立的質量控制圖中。圖5為基於相關係數值構建的均值-極差控制圖，圖6為基於夾角餘弦值構建的均值-極差控制圖，可依據控制圖判斷規則，當待測樣值躍出上下控制限範圍的，即存在較高的偽品風險，據此可實現中藥材質量量化控制。圖4、圖5中CL代表中心線，UCL代表上控制限，LCL代表下控制限，Mean表示均值，Range表示極差。

以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護範圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護範圍之內。