X射線衍射法在藥材中的運(yùn)用

X射線衍射法在中藥材檢測中的運(yùn)用摘要：x射線衍射法是研究物質(zhì)的物相和晶體結(jié)構(gòu)的主要方法。當(dāng)某物質(zhì)（晶體或非晶體）進(jìn)行衍射分析時(shí)，該物質(zhì)被x射線照射產(chǎn)生不同程度的衍射現(xiàn)象，物質(zhì)組成、晶型、分子內(nèi)成鍵方式、分子的的構(gòu)型、構(gòu)象等決定該物質(zhì)產(chǎn)生的特有衍射圖譜。如該物質(zhì)是混合物（如中藥材或中成藥）則所得衍射圖是各組分衍射效應(yīng)的疊加。只要混合物組成恒定，該衍射圖譜就可作為該混合物的特征圖譜。這是粉末X射線衍射法用于中藥鑒定的理論基礎(chǔ)。由于各種中藥的成分各不相同，其衍射圖譜各不相同，因此可實(shí)現(xiàn)對中藥進(jìn)行鑒定的目的。關(guān)鍵詞:X關(guān)鍵詞:X射線衍射法X射線物相分析藥材中藥是中華民族的寶貴遺產(chǎn)，為中華民族的健康和繁衍做出巨大貢獻(xiàn)。但長期以來中藥質(zhì)量不一致、臨床療效不穩(wěn)定始終是影響中藥的臨床應(yīng)用和開拓國際市場的重要因素。如何建立有效的中藥質(zhì)量控制方法和評價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)中藥標(biāo)準(zhǔn)化，是中藥現(xiàn)代化和國際化的重要組成部分。中藥包括中藥材、中藥飲片、中藥提取物和中成藥，提高中藥質(zhì)量控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)必須從各個(gè)環(huán)節(jié)人手，才能確保中藥質(zhì)量一致和臨床療效穩(wěn)定。采用現(xiàn)代分析技術(shù)和科學(xué)方法全面控制中藥的質(zhì)量，是當(dāng)代中藥研究的方向。中藥質(zhì)量控制已采用以儀器分析為主的分析技術(shù)，包括高效液相色譜、薄層色譜、氣相色譜、超臨界流體色譜、高效毛細(xì)管電泳、紅外光譜與拉曼光譜、原子吸收光譜、核磁共振、質(zhì)譜及其聯(lián)用技術(shù)（氣質(zhì)聯(lián)用、液質(zhì)聯(lián)用、電感耦合等離子體一質(zhì)譜）、DNA分子診斷技術(shù)、X射線衍射法等。隨著生物技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、聯(lián)用技術(shù)等新技術(shù)不斷深入，中藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)得到較大提高。本文我們主要就X射線衍射法在藥材中的運(yùn)用做一綜述。一、X射線衍射儀法X射線衍射儀（XRD）以布拉格實(shí)驗(yàn)裝置為原型，融合了機(jī)械與電子技術(shù)等多方面的成果。衍射儀由x射線發(fā)生器、測角儀、輻射探測器和輻射探測電路4個(gè)基本部分組成，是以特征x射線照射多晶體樣品，并以輻射探測器記錄衍射信息的實(shí)驗(yàn)裝置?，F(xiàn)代X射線衍射儀還配有控制操作和運(yùn)行軟件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。X射線衍射儀成像原理與聚焦法相同，但記錄方式及獲得的衍射花樣不同。衍射儀采用具有一定發(fā)散度的入射線，也用“同一圓周上的同弧圓周角相等”的原理聚焦，不同的是其聚焦圓半徑隨20變化而變化。衍射儀法以其方便、快捷、準(zhǔn)確和自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理等特點(diǎn)在許多領(lǐng)域取代了照相法，現(xiàn)在已成為晶體結(jié)構(gòu)分析等工作的主要方法。X射線衍射儀的基本工作原理：X射線衍射儀是由高壓發(fā)生器提供一個(gè)給定的高壓到x射線管兩級，陰極產(chǎn)生陰極電子流碰撞到陽極時(shí)產(chǎn)生X射線，X射線經(jīng)梭拉狹縫S1、發(fā)散狹縫Fs。后照射到樣品表面，衍射線經(jīng)散射狹縫Js、梭拉狹縫S2、接收狹縫Fss到達(dá)石墨單色器，然后進(jìn)入檢測器，經(jīng)放大并轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后為數(shù)字信息。測量過程中，樣品臺(tái)載著樣品按照一定的步徑和速度轉(zhuǎn)過一定角度e（掠射角），檢測器伴隨著轉(zhuǎn)過衍射角26，這種驅(qū)動(dòng)方式稱為e—26方式。二、x射線物相分析方法晶體的X射線衍射圖像實(shí)質(zhì)上是晶體微觀結(jié)構(gòu)的一種精細(xì)復(fù)雜的變換，每種晶體的結(jié)構(gòu)與其X射線衍射圖之間都有著一一對應(yīng)的關(guān)系，其特征X射線衍射圖譜不會(huì)因?yàn)樗N物質(zhì)混聚在一起而產(chǎn)生變化，這就是X射線衍射物相分析H1方法的依據(jù)。制備各種標(biāo)準(zhǔn)單相物質(zhì)的衍射花樣并使之規(guī)范化，將待分析物質(zhì)的衍射花樣與之對照，從而確定物質(zhì)的組成相，就成為物相定性分析的基本方法。鑒定出各個(gè)相后，根據(jù)各相花樣的強(qiáng)度正比于各組分存在的量（需要做吸收校正者除外），就可對各種組分進(jìn)行定量分析。多晶體物質(zhì)其結(jié)構(gòu)和組成元素各不相同，它們的衍射花樣在線條數(shù)目、角度位置、強(qiáng)度上就顯現(xiàn)出差異，衍射花樣與多晶體的結(jié)構(gòu)和組成（如原子或離子的種類和位置分布、晶胞形狀和大小等）有關(guān)。一種物相有自己獨(dú)特的一組衍射線條（衍射譜），反之，不同的衍射譜代表著不同的物相，若多種物相混合成一個(gè)試樣，則其衍射譜就是其中各個(gè)物相衍射譜疊加而成的復(fù)合衍射譜，從衍射譜中可直接算得面間距d值和測量得到強(qiáng)度I值。物相的x射線衍射譜中，各衍射線條的26角度位置及衍射強(qiáng)度會(huì)隨所用Ka輻射波長不同而變，直接使用衍射圖譜對比分析并不方便。故而總是將衍射線的26角按布拉格定律2dsin6=A轉(zhuǎn)換成d值，而d值與相應(yīng)晶面指數(shù)hkl則巧妙地用已知晶體結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)文件卡片關(guān)聯(lián)起來。強(qiáng)度I也不需用強(qiáng)度公式直接計(jì)算，而是巧妙地轉(zhuǎn)換成百分強(qiáng)度，即衍射譜線中最強(qiáng)線的強(qiáng)度11=100,其他線條強(qiáng)度則為I/I1*100,這樣，d值及I1/I2*100便成為定性相分析中常用的兩個(gè)主要參數(shù)。目前常用衍射儀法得到衍射圖譜，一般運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行分物相分析，常用的分析軟件有：searchmatch，highscore，jadesearchmatch可以實(shí)現(xiàn)和原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的直接對接，可以自動(dòng)或手動(dòng)標(biāo)定衍射峰的位置，對于一般的圖都能很好地應(yīng)付。而且有幾個(gè)小工具使用很方便。如放大功能、十字定位線、坐標(biāo)指示按鈕、網(wǎng)格線條等。最重要的是它有自動(dòng)檢索功能，可以幫你很方便地檢索出你要找的物相，也可以進(jìn)行各種限定以縮小檢索范圍。如果你對于你的材料較為熟悉的話，對于一張含有4、5相的圖譜，檢索也就3min，效率很高，而且它還有自動(dòng)生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的功能。highscore，幾乎具備searchmatch中所有的功能，而且它比searchmatch更實(shí)用。它可以調(diào)用的數(shù)據(jù)格式更多，窗口設(shè)置更人性化,用戶可以自己選擇；譜線位置的顯示方式，可以讓你更直接地看到檢索的情況，手動(dòng)加峰或減峰更加方便；可以對衍射圖進(jìn)行平滑等操作。視圖更漂亮；可以更改原始數(shù)據(jù)的步長、起始角度等參數(shù)；可以進(jìn)行0點(diǎn)的校正；可以對峰的外形進(jìn)行校正；可以進(jìn)行半定量分析；物相檢索可以編寫批處理命令，對于同一系列的衍射圖，一鍵搞定。jade和highscore相比自動(dòng)檢索功能差，但它有比之更多的功能。它可以進(jìn)行衍射峰的指標(biāo)化，進(jìn)行晶格參數(shù)的計(jì)算，根據(jù)標(biāo)樣對晶格參數(shù)進(jìn)行校正，輕松計(jì)算峰的面積、質(zhì)心。出圖更加方便，你可以在圖上進(jìn)行更加隨意的編輯。三、X射線衍射法在藥材中的運(yùn)用X射線衍射法是研究晶體等的原子點(diǎn)陣有關(guān)信息的一種分析方法。X射線衍射圖與晶體具有一一對應(yīng)的專屬性，對于中藥材或中成藥粉末，其衍射圖譜相當(dāng)于樣品中各組分衍射圖的疊加，可作為混合物的特征圖譜，達(dá)到對中藥鑒別的目的。1、植物類藥材鑒定中的應(yīng)用1996年，吳趙云等采用X衍射法對國產(chǎn)天然牛黃、猴棗、馬寶、人膽結(jié)石等結(jié)石類藥材進(jìn)行了分析研究。結(jié)果表明，各種結(jié)石的X衍射圖譜有明顯的特征。由于結(jié)石類具有較好的結(jié)晶度，衍射峰銳尖，指紋性強(qiáng)，此法用于結(jié)石類藥材的鑒定結(jié)果理想。1997年，呂楊等應(yīng)用X線衍射全譜分析方法對牛黃等8個(gè)樣品進(jìn)行衍射分析，獲得了牛黃、人工牛黃、管黃、人膽結(jié)石、豬膽結(jié)石不同拓樸特征的衍射圖和特征標(biāo)記峰。在不同的實(shí)驗(yàn)條件下計(jì)算得到特征標(biāo)記峰d值的誤差分布曲線，由此成功識(shí)別由廠家提供牛黃與人工牛黃3個(gè)樣品，表明X衍射全譜分析法可用于傳統(tǒng)中藥材鑒定。1999年,鄭笑為等應(yīng)用粉末衍射付里葉圖譜分析方法對珍珠貝科海水（天然與人工養(yǎng)殖）、淡水珍珠、蚌科三角帆蚌殼、珍珠粉與珍珠層粉等9個(gè)樣品進(jìn)行分析。結(jié)果表明海水珍珠、淡水珍珠、珍珠粉與珍珠層粉的主要成分為珍珠文石型碳酸鈣，但后兩者中尚含有10。以下方解石型碳酸鈣。同時(shí)獲得了有別于文石礦的珍珠文石型碳酸鈣的標(biāo)準(zhǔn)X衍射擊圖譜。證明X衍射付里葉圖譜分析法在中藥材鑒定中具有廣闊的應(yīng)用前景。2000年，鄭笑為等應(yīng)用此法還對4種人工牛黃樣品及去氧膽酸、酸進(jìn)行了分析,獲得了人工牛黃的X衍射特征標(biāo)記峰與圖形拓樸規(guī)律。并確證豬去氧膽酸、膽酸的存在，證明X衍射分析法是鑒定與識(shí)別中藥復(fù)方制劑的一種可行方法。同年,呂楊等對4個(gè)天然牛黃樣品進(jìn)行了分析，得到可用于鑒別天然牛黃的X衍射付里葉圖譜（幾何拓樸圖形與特征標(biāo)記峰值），在衍射空間中再現(xiàn)了中藥材的整體結(jié)構(gòu)特征。結(jié)果表明，X射線衍射的付里葉圖譜可用于正品天然牛黃與非正品牛黃以及進(jìn)口天然牛黃、人工培植牛黃的鑒別。3在礦物藥材鑒定中的應(yīng)用1991年，張漢明等用化學(xué)法與X射線衍射分析法對礦物藥白磯、石膏、滑石和相似品信石進(jìn)行衍射分析，結(jié)果表明X射線衍射法用于礦物藥鑒別，具有快速、簡便、指紋性強(qiáng)的特點(diǎn)。同年，楊美華對赤石脂進(jìn)行成分分析，認(rèn)為赤石脂紅色主要由含F(xiàn)e所致，X衍射分析法可用于粘土礦物的鑒定。1998年，田金改等對雄黃進(jìn)行衍射分析，結(jié)果湖南雄黃晶與湖南雄黃的主要成分為0雄黃As4S4與a雄黃AsS貴州思南燒黃的主要成分二硫化二砷（As2S2）雌黃燒結(jié)石屬于雌黃無定形粉末，并含有少量結(jié)晶；雌黃礦石主要由雌黃和花崗巖組成。同年，劉安一等用X射線衍射法對礦物藥紫石英成分進(jìn)行分析，對主要成分氟化鈣進(jìn)行含量測定，認(rèn)為方法簡便，測定準(zhǔn)確，用量少，值得推廣。4在中成藥分析中的應(yīng)用1992年，張漢明等對不同批號的珍合靈進(jìn)行X衍射分析，結(jié)果3個(gè)批號衍射圖形一致，重現(xiàn)性好，是中成藥鑒定的一種可行方法。2000年，鄭笑為等應(yīng)用X射線衍射付里葉圖譜分析方法，對不同廠家不同批號的-組成牛黃解毒片進(jìn)行分析，結(jié)果表明：前4組樣品衍射圖形拓樸規(guī)律相同，特征標(biāo)記峰基本相同，而后3組樣品與前4組明顯不同，其圖形拓樸差異反映了在藥材來源、組方比例、制劑、工藝等方面不同所導(dǎo)致成分之變化。經(jīng)分析認(rèn)為X射線衍射付里葉圖譜鑒別可以在微觀的衍射空間再現(xiàn)中成藥的質(zhì)量，可望成為中成藥質(zhì)控的譜學(xué)新方法。四、前景展望中藥鑒定是確保中藥制劑質(zhì)量及臨床用藥安全有效的基礎(chǔ)，由于中藥材品種混亂，偽劣品層出不窮，鑒定任務(wù)繁重。中藥材及中成藥成分復(fù)雜，一般理化鑒別方法只提取部分信息來加以區(qū)別，不能反映整體信息，對于有些成分相似的品種難以準(zhǔn)確鑒別。所以不斷探索準(zhǔn)確、簡便、可靠的鑒定方法仍是一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。粉末X射線衍射分析法是一種研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的有效手段，它用于中藥材的鑒定，既能反映中藥材的整體微觀特征，又能提供中藥質(zhì)量評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。此法簡便、快速、準(zhǔn)確，圖譜信息量大、指紋性強(qiáng)、穩(wěn)定可靠，所需樣品量少且無損傷，在中藥材及中成藥的鑒定分析中有廣闊的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)：1、 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