紅外“指紋”讓中藥“透亮”起來——訪清華大學分析中心孫素琴

張東風  本報記者

　　野山參價格昂貴，其形體完整與否，價格高低相差甚大。既不破壞野山參的完整性，又可利用現代科學儀器和技術對其進行分析鑒別，一直是人參專家和中藥科研人員的一個夢想。最近，清華大學的一位專家告訴記者，用紅外光譜分析做到這一點“應該沒有問題”！

　　“紅外”幫中藥識別真假優劣
　　5月長假之后的一天，記者與杭州的一位人參專家一同來到清華大學分析中心，親自體驗了一次一種被稱為“直接、快速、無損”的紅外光譜鑒別方法。只見專家將野山參樣品放在紅外光譜儀的測定“托盤”上，然后在鍵盤上熟練地點擊了幾下，2分鐘不到，電腦顯示屏上就出現了一幅野山參的紅外“指紋圖譜”。隨后，專家給11個樣品分別都繪出了“指紋圖譜”。經過解譜分析，專家告訴我們，初步看，野山參具有特征的、一致的相對低的淀粉類峰和相對高的油脂類峰。這與野山參經驗鑒別的特征完全吻合。專家說，他們只要對更多的樣品進行反復測定，確定了野山參的紅外標準圖譜，以后鑒別野山參，只要與標準圖譜一對照，就可以知道是真是假了。
　　這位專家就是清華大學分析中心的紅外專家孫素琴教授。
　　孫教授一門心思鉆研紅外技術已近二十年，對國際上紅外研究方面的最新技術與信息了如指掌，圈外人看起來像天書一樣的紅外圖譜，在她的眼里非常清楚，是什么就是什么，一目了然。2003年2月，由她任總負責人承擔的國家中醫藥管理局中醫藥科技重大項目——“中藥材光譜法快速檢測系統的研究”通過驗收；2004年12月，由她領銜承擔的科技部國家重大科技專項“重要技術標準研究”課題“食品、中藥與天然藥物有效成分檢測技術研究”專題“中藥紅外光譜篩選方法研究”，完成了《中藥紅外光譜分析方法通則》國家標準的起草制定并通過了專家審定，目前正在報國家標準化管理委員會審批。
　　在孫教授那兒，記者看到了更多的中藥紅外“指紋圖譜”，有藥材的、配方顆粒的，還有注射劑的……
　　前幾年，鬧得沸沸揚揚的“馬皮事件”，因為驢皮、馬皮制成的阿膠難以區分，曾經讓中藥專家傷透了腦筋。可在紅外光譜圖上，真的和假的就是不一樣，一眼就能看得出。孫教授說，假阿膠里不光有馬皮，還摻有纖維、碎骨頭等其他東西。假甘草、假大黃……就連市場上被人用水提取后再出售的藥材地黃，只要一上紅外光譜儀器，就會原形畢露。再有現在市面上的保健品，如靈芝產品、西洋參產品，主要成分除了乳糖、蔗糖、葡萄糖，就是淀粉；劣質燕窩里放的是豬皮、明膠和銀耳，這一切都逃不出孫教授的雙眼，因為它們的紅外“指紋”信息讓它們暴露無遺。
　　除了鑒別真假，丹參是陜西產的、云南產的、山東產的，還是湖南產的？當歸是室內干燥、曬干還是冷凍干燥，是用麥桿、蠶豆桿還是木材熏制的？地黃加酒炮制的時間是長是短，熟地黃到底熟不熟？槐花是生槐花、炒槐花，還是槐花炭？都能從它們不同的紅外“指紋圖譜”上分辨得一清二楚。
　　十四味小兒抽風散的配方中缺了哪一味藥？鹿角霜里有沒有鹿角霜的主體成分？“指紋圖譜”上一目了然。
　　可以這樣說，紅外宏觀指紋圖譜鑒定法不但可以區別野生的、栽培的、不同產地的藥材，知道它們道地不道地，還能區別不同批次的、不同廠家的配方顆粒，不但能做單味藥，還能進行復方、中藥制劑的宏觀鑒定和鑒別。
　　孫教授說，它還能告訴我們一個藥是不是有效。比如臨床一種藥是有效的，以后做出的藥只要能跟它的譜圖完全一致就一定是有效的。一個藥靈不靈，只要看看它的紅外圖譜，用前我們就能做到心里有數。

　　“紅外”助中藥企業控制質量
　　孫素琴對記者說，紅外指紋圖譜還可幫助企業對中藥生產全過程如工藝、輔料、中間體、半成品和成品的質量等進行在線控制；幫助管理部門對不同廠家的相同產品進行監督管理，比如配方顆粒，加的什么輔料、輔料加的多少、批次之間是否穩定，“指紋圖譜”上一眼就能看得出。
　　于是，她說起與企業合作中遇到的幾件事。
　　不知廠家是不是想成心考考孫教授，一次有人拿來一包滑石請她測定。孫素琴指著紅外圖譜問他，這哪有滑石啊？根本找不著滑石的峰。你是不是包的糊精啊？來人承認是糊精。
　　有一家企業說，他們在烏雞白鳳丸里加了0.5%、1.0%、1.5%和2.0%燕窩，問能否測出來？孫素琴說可以，檢測后，又教他們怎樣看圖譜，同時還告訴他：你們選購使用的燕窩有問題。
　　有一次，孫素琴為一家企業檢測不同批次的鹿角霜時，她發現其中一批里沒有鹿角霜。企業回去后找到了原因，原來是鹿角霜的制作工藝不穩定。
　　“常常會有這樣的情況”，孫素琴指著圖譜對企業說，這批輔料加多了，那批加少了，就像她看到了生產過程一樣。
　　這樣的事多了，企業對紅外指紋圖譜心服口服。品嘗到了“紅外”的甜頭，他們也開始學著做。北京的一家企業對原料地膚子檢測時發現，其“指紋圖譜”有所不同，請孫教授給看看。孫素琴幫他們分析了圖譜，他們才明白是原料中混入了大量的葉梗、灰塵造成的。后來，這家企業依據“指紋圖譜”進行檢驗，退掉了4批不合格的原料。

　　“紅外”將促進中藥標準制定和提高
　　紅外技術出現于40年代，我記得大學的課本里說，“紅外吸收光譜用作鑒別手段非常有利。在藥檢工作中紅外吸收光譜主要用于藥物的鑒別。”可是過去由于受技術限制，制樣簡單解譜難，很多人看不懂中藥那復雜的紅外圖譜，也解釋不清，于是這一重要技術便漸漸遠離了中藥，以致國家藥典都未將其收入，使這一在西藥界被廣泛引進的現代科技技術，在中藥企業幾乎沒有人采用。
　　孫素琴告訴記者，在藥物分析中，以紅外光譜具有的“指紋”特性作為藥物鑒定的依據，是各國藥典共同采用的方法，但這往往只局限于西藥單純化合物。由于中藥材、中藥飲片和中成藥本身都是遠比西藥復雜得多的混合物體系，又由于光譜總體解析知識的貧乏、思路上的保守和缺乏交叉學科的相互滲透，造成譜圖解析困難，使常規紅外光譜法在較長時期內未能在中藥質量控制和管理中發揮其應有的作用。
　　隨著計算機的飛速發展和傅里葉變換紅外光譜儀的不斷革新，20世紀90年代后期以來，出現了將紅外光譜法與計算機輔助解析技術(包括二維相關紅外光譜法和模式識別等)相結合的技術。孫素琴等將其應用于中藥，并獨創了適用于中藥的二階導數、二維相關、陣列相關比對等模式識別技術，從而可以獲得高分辨的“指紋圖譜”，并提出了比較完整的紅外宏觀指紋圖譜法和三級鑒定。這使得二維相關技術的創始人野田勇夫非常震驚，他親自為孫素琴等人的專著《中藥二維相關紅外光譜鑒定圖集》寫了序。指出該書的出版“標志著分析科學在復雜藥物體系上的運用取得了一個重大的進展。二維相關紅外(2DIR)光譜技術是一個很有發展前景的分析技術，它為對于像中國傳統草藥這樣的非常復雜混合物的研究提供了一個令人感興趣的發展空間。這種獨特的光譜圖集將會成為中草藥對照和識別的一個頗有價值的參考依據。”
　　6年來，他們突破現有分離提取、再分別進行分析的思路，采用紅外指紋圖譜直接、快速、無損測定中藥材、中藥配方顆粒、中藥注射劑、中藥保健品等，并借助模式識別技術識別不同產地、生長期、野生與栽培的藥材，不同炮制法、不同批次的中成藥、保健品，獲得了包括300種中藥材、400余種中藥配方顆粒、10種中藥注射劑等，總計2萬張的紅外光譜圖譜。
　　孫素琴認為，將紅外光譜技術作為中藥宏觀質量判別的依據，應用于中藥的全面質量控制，是一種思路上的創新。應用這種技術完全不像色譜法那樣，無需提取分離即可直接測試，甚至可以做到樣品無損測試，由于是把某種中藥作為一個整體，觀察其“指紋性”，更能體現其完整全貌信息，因此，它不破壞中藥材原來物質，不破壞各味中藥之間的配伍特性，應該是最符合中醫藥辨證用藥科學性的。同時, 儀器通用，測量操作簡便，便攜式紅外光譜儀更適合于任何地點，易于推廣應用。由于可以利用公認的、藥效穩定的藥材、成藥直接進行標準化，所以只要建立相應的中藥標準圖譜庫，即可進行中藥真偽鑒定和其整體質量的評價，這將大大促進中藥標準的制定和提高。

　　“紅外”讓我們看到中藥的希望
　　孫素琴的研究成果得到了國家中醫藥管理局、科技部的極大重視，兩部門先后分別為此立項撥款資助。孫素琴也利用各種機會對紅外新技術進行介紹，并得到了中藥界眾多專家的認可。專家們說，這個方法讓我們看到了中藥的希望。目前，《中藥二維相關紅外光譜鑒定圖集》一書在國外也產生了非常大的影響，已傳入美國、英國、新加坡、馬來西亞……許多國家紛紛提出合作的請求。
　　現在，他們還將其用在了食品檢測方面，比如檢測假奶粉、假茅臺酒、假葡萄酒等，今后還準備用于日化品的檢測。
　　孫素琴回憶起這些年的經歷說，以前我對中藥懂得很少，感覺中藥像迷宮一樣，為了搞清中藥所含的化學成分，正確解析圖譜，我看了很多書，學習了很多。也正是由于中藥專家們給我不斷地提出要求，促使我不斷地提高，現在我也快成中藥“專家”了。
　　她對記者說，中藥是我們中國人發明的，是中國的國寶，所以中藥的標準一定要由我們中國人來制定。我曾發現一些地方賣的熟地根本不“熟”，用黃酒泡泡就當熟地黃賣了。但他們不承認，就是因為沒有國家標準。要是紅外光譜技術能夠成為一項中藥質量控制和管理的標準方法，并全面納入國家藥典，必將加快我國中藥標準化、現代化和國際化的步伐，為弘揚與發展我國中醫學、中藥學貢獻應有的一份力量。
　　有人評價，清華專家創新利用紅外指紋圖譜檢測中藥質量，將易如市場公平秤一“秤”知優劣。可以預見，有了這一公平秤，當這一成果在中藥領域、在國際上廣泛應用之時，中藥的“身份”和“身價”必將得到大大提升。

　　人物鏈接
　　孫素琴  副教授，1978年本科畢業于清華大學工物系。主要研究領域為二維相關光譜技術、分子光譜法在中藥和食品宏觀質量控制中的應用。兼任《中華中西醫雜志》常務編委，中國物理學會第五屆光散射專業委員會委員，《光譜學與光譜分析》和《光散射學報》編委。曾應邀在英國、日本、韓國、香港、新加坡、馬來西亞、北京和上海的國際會議上作報告。共完成近十個科研項目，分別獲得國家教委二等獎，清華大學基礎理論獎、分析測試協會（CAIA）一等獎（1項）、二等獎（2項）、三等獎（2項）。目前已發表學術論文100多篇，獲發明專利3項（有關紅外光譜與中藥的質量控制），出版專著一部《中藥二維相關紅外光譜鑒定圖集》。

原載：《中國中醫藥報》總2354期