朱砂生品和炮制品X-射线衍射Fourier指纹图谱比较研究

发布时间：2019-11-05

　　摘 要: 采用粉末 XRD 技术对 11 批朱砂生品、炮制品的 XRD Fourier 指纹图谱的共有模式进行了测定，并在此基础上进行了模糊聚类分析和相似度评价. 结果显示，生品有 17 个共有峰，炮制品有 15 个共有峰; 11 批朱砂样品可聚为两类，生品相似度均在 0. 93 以上，炮制品的相似度均在 0. 95 以上; 生品指纹图谱 1、2、4、6 号峰均为 HgS 的特征峰.

　　关键词: 朱砂; 炮制; XRD; 指纹图谱

　　朱砂( Cinnabaris) 为常用矿物类中药材. 主要成分为硫化汞( HgS) . 在中医临床中有较多的应用. 如在天王补心丹、紫雪丹等著名中成药中[1]均有使用.由于不同地区的环境差异和成矿机制不同，会导致朱砂的伴生矿物等会有所不同，进而影响疗效. 由于其含有少量氯化汞、游离汞及其它组分，有一定的毒副作用[2-3]. 为使朱砂适应于不同药用要求，临床上使用的朱砂需通过炮制处理后供为药用，目前临床上炮制方法多为水飞法[4]，近年来对朱砂生品及炮制品的质量研究已有一定报道[5-8]. X-射线衍射( XRD) 用于结晶物质的结构研究具有专属性强、结 果 准 确 等 特点[9-12]，本文利用 XRD 技术对朱砂生品和炮制品进行分析，测定其 XRD Fourier 指纹图谱，并对比炮制前后朱砂 XRD Fourier 图谱的变化，对生品和炮制品的品质进行评价，为朱砂的合理用药提供依据.

　　1 仪器与材料

　　1. 1 药材

　　朱砂矿石采购与成都市荷花池药材市场，朱砂生品及炮制品均经过西南民族大学李莹博士鉴定为硫化物矿类辰砂族辰砂的天然矿石，样品均符合《中国药典》2015 年版一部项下规定，留样保存于西南民族大学中药鉴定实验室. 11 批样品分别编号为 S1 ～ S11，产地见表 1.

　　1. 2 仪器

　　D/max-2500 /PC 型转靶 X 衍射仪，日本理学公司; 十万分之一电子分析天平，上海精密仪器科学有限公司.

　　2 方法与结果

　　2. 1 实验条件

　　石墨弯晶单色器; Cu 靶; 管压 36 Kv; 管流 20 mA; 狭缝宽度 DS = SS = 1°，RS = 0. 3 mm; 扫描范围 20 ～ 80o ( 2θ) ，扫描速度 2o /min，步长 0. 02o .

　　2. 2 供试品制备

　　2. 2. 1 朱砂生品的制备

　　取 11 批品朱砂药材研磨过筛( 200 目) ，即得.

　　2. 2. 2 朱砂炮制品的制备

　　采用中国药典所载方法———水飞法[11]. 11 批炮制样品经鉴定符合 2015 版药典项下规范.

　　2. 3 朱砂生品、炮制品指纹图谱的建立

　　11 批朱砂生品和炮制品各取适量压片，进行 X 射线粉末衍射实验，得到各批次朱砂生品和炮制品 X 射线衍射后图谱数据，应用 jade8. 0 作图软件及 MATLAB 数据分析软件对朱砂生品和炮制品进行背景扣除、基线平滑、寻峰处理，分别得到 11 批朱砂生品和炮制品的 XRD Fourier 图谱，结果见图 1 和图 2. 并对 11 批朱砂生品和炮制品图谱做叠加平均( 按平均数法和中位数法) ，建立朱砂生品和炮制品的对照 XRDFourier 指纹图谱，见图 3 和图 4.

　　2. 4 XRD-Fourier 指纹图谱分析

　　2. 4. 1 XRD 图谱峰标定

　　设定寻峰条件为峰宽 1. 0，峰高 2. 0，最小峰高 1. 5，根据布拉格公式 2dsinθ = n λ( n = 1，λ = 1. 542 8 × 10-10 ) 可求得晶格间距( d) ，实验数据中以 d /( I/Io ) 表示其衍射峰值，d 为晶格间距( nm) ，I 为峰高，I/I0 为衍射相对强度[13-14]. 各样品的峰值 2θ 及晶格间距 d 见表 2.

　　2. 4. 2 平均值共有峰

　　按 2. 4. 1 项下寻峰条件，运用 MATLAB 软件于平均值对照 XRD Fourier 指纹图谱中找寻共有峰. 经分析、比较，选取强度较大的共有特征峰，其中生品共有特征峰 17 个，炮制品共有特征峰 15 个结果见表 3.

　　2. 4. 3 中位数共有峰

　　在相同条件下，运用 MATLAB 软件于中位数对照 XRD Fourier 指纹图谱中找寻共有峰. 结果见表 4.

　　2. 5 相似度比较

　　应用 MATLAB 分析软件对朱砂生品和炮制品 X 射线衍射图谱作数据处理，各样品的相关系数和相似度按夹角余弦法和相关系数法分别计算，结果见表 5. 11 批生品中除 S8 样品外，其余样品相似度均在 95% 以上，所有炮制品的相似度均在 95% 以上. 可建立朱砂生品、炮制品的 XRD 指纹图谱.

　　2. 6 聚类分析

　　以朱砂生品 XRD Fourier 指纹图谱中 17 个共有峰为指标，通过 SPSS19. 0 软件对 11 批样品进行聚类分析，聚类方法为 Ward 法[15]，距离类型为欧氏距离平方，得到 11 批朱砂样品的聚类分析图( 图 5) . 从聚类分析图可以看出，当距离标尺在 15 时 11 批样品可以分为 2 类: S4 ～ S10 号样品为一类，S1 ～ S3、S11 号样品为一类. 当距离标尺在 25 时，所有样品才归为一类. 聚类分析显示样品在整体特征上表现出一致性，而样品与样品之间又存在差异性，这与样品的来源和处理方式有关.

　　3 讨论

　　3. 1 结果分析

　　由 11 批朱砂生品和炮制品的 XRD Fourier 图谱可见，炮制后峰型强度有所降低. 对比表 3、4 中数据，朱砂炮制后的 XRD Fourier 图谱较炮制前 XRD Fourier 图谱，炮制后共有峰强度明显低于生品，表明水飞工艺能使朱砂结晶度降低，易于吸收.

　　经炮制，生品 12、13 和 17 号峰强度降低以致在炮制品中未能检测出来. 表明水飞对朱砂有一定的除杂和纯化效果，提高样品中 HgS 的质量分数. 通过与《粉末衍射卡片集( PDF) 》进行匹配，其中朱砂生品中 1、2、4 和 6 号共有峰数据与 PDF06 - 0256( HgS) 相符合. 表明朱砂药材中，主要物相为 HgS，XRD Fourier 指纹图谱分析法可用于朱砂药材的定性鉴别.

　　由表 5 可以看出，应用夹角余弦法计算 11 批朱砂生品和炮制品的相似度，其生品相似度在 0. 93 以上，炮制品的相似度在 0. 95 以上，可建立朱砂生品及炮制品 XRD Fourier 指纹图谱分析方法. 炮制品的相似度均优于生品，进一步表明水飞对朱砂有很好纯化效果. 对比聚类分析的结果表明不同产地的朱砂药材的结构晶型及其成分含量有一定差异. 这与各产地成矿机制及地质环境差异不同造成矿物本身的微观晶体结构不同有关.

　　3. 2 讨论

　　本研究采用粉末 XRD 分析方法对 11 批朱砂药材进行分析，分别建立炮制前后朱砂 XRD 指纹图谱共有模式，结合相似度评价，其相似度好，能从整体上显示生品和炮制品的特征. 建立朱砂生品和炮制品 XRD Fourier 指纹图谱，为后续朱砂药材的品种鉴定提供有效、科学、简便的评价方法.

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