基于物相与成分分析的中药炉甘石基源研究.pdf
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1、第3 1 卷,第1 1 期20l1 年11 月光谱学与光谱分析v 0 1 3 1,1 1,p p 3 0 9 2 3 0 9 7S p e c t r o s c o p ya n dS p e c t r a lA n a l y s i sN o v e m b c r,2 0 11基于物相与成分分析的中药炉甘石基源研究杨连菊1,张志杰,李娆娆1,孙素琴弘,林瑞超31 中国中医科学院中药研究所,北京1 0 0 7 0 02 清华大学化学系生命有机磷化学及化学生物学教育部重点实验室,北京l o 0 0 8 43 中国药品生物制品鉴定所,北京l o 0 0 5 0摘要通过对5 6 批炉甘石样品
2、的物相与成分分析,为增补水锌矿作为炉甘石基源矿物提供r 依据。电子探针微区分析表明:炉甘石是一种复杂的矿物集合体,由水锌矿、菱锌矿、异极矿、白云石、方解石等多种散在共生的微小矿物颗粒共同构成;红外光谱结构分析的结果显示:市售炉甘石的丰流矿物为水锌矿。炉甘石药用均为煅烧后入药,作为炉甘石基源的水锌矿与菱锌矿,经炮制后其化学成分均转变为氧化锌,两者化学本质相同。故在保证原矿品质的前提下,两者可共同作为炉甘石的基源矿物。关键词炉甘石;水锌矿;菱锌矿;基源研究;炮制中图分类号:()6 5 7 3文献标识码:AD 0 l:l o 3 9 6 4 j i s s ml o o o 0 5 9 3(2 0
3、1 1)1 1 3 0 9 2 一0 6引言炉甘石是外用矿物药,具有解毒明日退翳,收湿止痒敛疮的功效,疗效显著。我国现行药典规定,炉甘石的来源为碳酸盐类矿物方解石族菱锌矿(s I T l i t h s o n i t e,主含z n(x、)。但是,近二、三十年,药材市场上菱锌矿来源的炉甘石奇缺,几乎没有销售,市场上出现了大量以水锌矿(h y d m z i n c i t e,主含Z m(C 0 3)z(o H)。)为基源的的炉甘石,以及大量以方解石(c a l c i t e,主含C a C Q)为基源的伪品炉甘白,造成基源混乱,伪品泛滥。为解决这些J n J 题,本文采用光谱分析与电子探
4、针技术对药用炉甘石的基源进行了研究。在矿物学上,菱锌矿为方晶系,是铅锌矿床氧化带中的次生矿物【2 。水锌矿是单斜品系,也是铅锌矿床氧化带中分布较广的矿物,由闪锌矿氧化富集而形成L 3 J。水锌矿与菱锌矿均为含锌碳酸盐类矿物,两者都是铅锌矿床氧化带的次生矿物,常共生L 4 J。对炉甘石的来源,许多本草著作都有记录和探讨,本草纲目中f 5 ,李时珍不仅记载了炉甘石的功效,对其来源记载也很详细,李时珍认为:“炉甘石,所在坑冶处皆有,金银之陌也。其块大小不一,状似羊脑,松如石脂,亦粘舌。产于金坑者,其色微黄,为:。产于银坑者,其色白,或带青,或带绿,或粉红。”。这段话可以看出,李时珍认为炉甘石来源有二
5、,虽然金坑、银坑的说法不够科学、精确,但矿脉条件的不同显而易见。在肖培根主编的现代本草学著作新编中药志中 6 ,提出炉甘石的来源有二,即水锌矿和菱锌矿,对其别名及对应化学成分组成进行r 描述,并在条目的附注中,对炉甘石的基源进行了专门说明,主张将两种矿物均列为炉H 石来基源。徐国钧主编的中国药材学中L 7 ,炉甘石的来源则明确规定为“碳酸盐类矿物方解石族菱锌矿或水锌矿”。上述文献表明,从炉甘石开始应用起,就有两个来源之说,且一直为历代学者所采用。但自中华人民共和国药典1 9 6 3 年版J f:始收载炉甘石以来 8 ,所收载的基源矿物一A 只有菱锌矿一种,那么,作为目前临床应用主流晶种的水锌矿
6、,作为炉甘石使用是否合理?临床主流品种与现行标准的不一致问题义该如何解决?为扩大药源,保证临床疗效,本题组研究认为,应增补水锌矿为炉甘石的慕源矿物。本文从微观结构、物相鉴定、炮制作用等三个方面阐述r 增补水锌矿为炉甘石基源矿物的依据。1 实验部分l-l 样品情况本课题组共收集样品5 6 批,其中市售炉甘石生品2 3批、市售煅品1 4 批,自制煅品8 批,含炉甘石的中成药l收稿日期:2 0 1 1 一0 5 2 3。修订日期:2 0 1 1 _ 0 9 2 0基金项目:科技部”f 一五”国家科技支撑计划项目(2 0 0 8 B A l 5 5 8 0 2)资助作者简介:杨连菊。女,1 9 5 4
7、 年生,中国中医科学院中药研究所副研究员e _ m a i l:y a n g l i a n j u 1 6 3 咖*通讯联系人e _ 砌i l:z z j t 咖 1 2 6 c o m;s 呻s q m i Lt s i n g h u ae d u c n万方数据第1 1 期光谱学与光谱分析3 0 9 3批,采集时间为2 0 1 0 年第一季度。另有中药所标本室馆藏标本1 1 份,采集于上世纪8 0 年代。样品情况见表1。氧化锌购自中国药品生物制品检定所,批号1 1 1 6 1 9 2 0 0 3 0 l,碱式碳酸锌购自天津市光复精细化工研究所,批号2 0 1 0 0 3 1 9。T
8、曲I elD I 嫩r i p t i o 璐o ft l l es a m p l 器1 2 仪器与条件实验采用J E O L 公司电子探针x 射线微区分析仪,型号J E O L8 8 0 0 R,分析条件:加速电压1 5k V,束流1 1 0-8 A,束斑1 脚。各矿物的阳离子数均以其标准化学式的氧原子数为基础计算。P e r k i nE l m e r 公司的S p e c t r 啪o n e 傅里叶变换红外光谱仪,r G s 检测器,光谱分辨率4 咖,测量范围4o o o 4 0 0c m,扫描信号累加1 6 次;谱图采集与分析采用P e r k i nE 1 m e r 公司的S
9、 p e c t r u mv 5 O 1 操作软件。德国布鲁克公司多品X 射线衍射仪,型号D 8A d v a n c e,c u 靶,扫描范围:1 0。7 0。,步长o 0 2。,工作电压4 0k V,工作电流4 0m A。谱图采集及数据拟合采用M D IJ a d e 6 5 软件,P D F(p o w d e rd i f f r a c t i o nf i l e)卡片数据库采用国际“粉末衍射标准联合委员会”(j o i n tc a m m i t t e eo np o、砌e rd i f f r a c t i o ns t a n d a r d s,J C P D S)
10、发布的P D I 吃。1 3 实验过程电子探针微区(E P M A)分析:样品经磨片后,首先进行面扫描分析,然后对不同矿物相选取典型位点进行电子探针元素定量分析,测定其成分及元素的质量分数,根据系统矿物学指标确定矿种。每个样品取3 4 个视野,每个微区范围内根据矿物组成情况,分析4 l O 个点,确定每个点化合物组成比例,从而判别矿物种类。取分析:取生品分别用玛瑙研钵研成细粉,过2 0 0 目筛,取样品粉末约2 m g 与K B r 共研,混合均匀后压片,放入红外光谱仪中测定,获得红外光谱网。m 分析:样品用玛瑙研钵研成细粉后直接测试,获得样品的x 射线衍射图谱,经分析软件全谱拟合,即可得到样
11、品的晶胞参数,晶体常数及对应的P D F 卡片号。炉甘石的炮制:两种基源矿物分别打碎,经7 0 0 煅烧lh,水淬后研成细粉。2 结果与分析2 1 炉甘石生品的鉴定在市售样品中,有2 3 批以炉甘石生品销售,即净制过的原矿石。经鉴定,有伪品1 2 批(方解石伪充),劣质品3 批(矿物杂质较多,氧化锌含量不足4 0),其余8 批样品为水锌矿。1 1 份馆藏标本中,1 0 份标注为炉甘石生品,经分析。9 份为水锌矿,1 份菱锌矿。2 1 1E P M A 分析结果E P M A 显微分析的发展是建立在x 射线光谱分析和电子显微镜基础之上,实质上是形貌分析与成分分析的结合。从微观角度看,天然矿物都不
12、是均一矿物。电子探针微区分析发现:炉甘石质地疏松,多种微小矿物颗粒散在共生,是万方数据3 0 9 4光谱学与光谱分析第3 1 卷一种复杂的矿物集合体,整体矿物的定性取决于各种矿物颗粒的比例,常常届示优势矿物的特性(见图”。经电子探针进行定性、定量分析,这些矿物颗粒也不是单体成分,而是多种成分共存,根据各成分的含量,确定其矿物种类,见袁2。T a b I e2D a t ao fe l 耐咖p m b e l I I i c 卅蛆出y s 虹o fg a J 锄i n aF 唔lE l e c t 咖p m b eI l I i c r o-锄a I y s 话o f 酬硼1 i 曲,s h“w
13、 i I l gt h a t 删a I I l i 腑i sp o I y m i 耻r ma 磷,e g a u 蚰1:T)0 l o m l t e;2:D o l t o;3:Z m c o x j d o;4:Z l n c u m;5:M 1 t h 咖l l e6:S m l t h s o n l 幢;7:H y d r o z m c I t e;8:H y dr o z l n c l t e图1 所示的微区中,矿物组成以水锌矿为主,含l z 的白云石,还含有少量的菱锌矿、异极矿或金属锌,部分锌矿伴生有少量铅。各样品的电子探针结果均为水钭矿、菱锌矿,氧化锌、异极矿等锌矿物与
14、白云石、方解石、五母等杂质矿物共司组成的复合体,所不同者主要是各矿物的所占比重不同。E P M 微区分析从微观角度说明r 炉H 矿物构成的本质,但足作为药物,埘其整体特性或宏观特性的袁征,具有更现实的意义。红外光谱与x 射线衍射在这方面具响优势。2 1 2 氓分析结果在2 3 批市售原矿样品中,其红外图谱有三种情况出现:8 批样品图谱均具有碱式碳酸锌的典型红外特征,3 批样品的图谱可肯定碱式碳酸钟的特征峰存在,但峰强度很弱,另有1 2 批样品完全没有碱式碳酸锌的特征峰,二种类型样品的红外图谱比较见图2。8 批与水锌矿特征相似的炉叶石样品的主要吸收峰集中在4 0 0 16 0 0c mu。的指纹
15、区范围内,见幽2 搜罔3。在l5 0 5 13 8 4,l0 4 7,8 3 6,7 0 9 4 6 6c m1 附近均有尖锐的强吸收峰,这些特祉吸收峰与碱式碳酸锌标准物质的特征吸收峰(15 0 5,l3 8 7,l0 4 7,8 3 6,7 0 9 4 6 6c m1)的谱峰位置非常接近或完全一致,其峰形特点也都是强尖峰,相对峰强规律也一致,说明样品中含有碱式碳酸锌成分。样品谱图上在9 5 3,8 8 2,7 3 6c m1 附近的小峰,与碱式碳酸锌相应位置的潜峰特征也非常相似,说明样品中碱式碳酸锌的含量很高,碱式碳酸锌是样品的主要成分。其中,l0 4 7m _ 1 归属为C 瞒的不对称伸缩
16、振动,8 3 6c m1 为c O I 的面外弯曲振动,7 3 7 和7 0 9c m1 为其面内弯曲振动谱带,9 5 3 和8 9 6盯n 叫为O H 弯曲振动潜带。32 0 0 33 0 0c m f l 的强宽峰是(H 的伸缩振动吸收峰。40 0 030 0 020 0 015 册l0 0 04 0 0h v em I I T l b e r c m 一。F i g2ms p K t ms 洲l l g t h eq l l a l i t yo f t h es 珊p 蛔1:S t a n d a r d m a t e r l 8 lZ“5(C 0 3)z(O H)6;2:H 1 9
17、 h J q u a l l I yg a I a n l i n 8;3:I o wq u a l l t yg a I n a;4:C o u n t e r f e l ld r u g图3 是8 批优质样品的红外叠加图,可以看到样品的特征峰明屉,其特征峰的峰形相似,峰位一致,但凶矿物是天然广物,所有的矿物郁足多种矿物成分的混合物,因混合物成分的差异,其谱图的细节部分,如小峰的出现,小峰的峰形变化等有所不|州。兄有3 批样晶,其谱图的整体形态与碱式碳酸锌有较大差异虽然图中仍可看到碱式碳酸锌的特征峰存在如l0 4 7,8 3 5,7 0 9,4 6 4c m l 处的尖锐小峰,但碱式碳酸锌
18、的特征峰强微弱,蜕明样品巾含有碱式碳酸锌的量很少,质最8目o-80万方数据第1 1 期光谱学与光谱分析3 0 9 5差。见图2。实验收集的另1 2 批原矿样品的红外图谱上,仅最示碳酸根离子园(o )的非对称伸缩振动l4 2 3 啪。,面外弯曲振动8 7 4 锄,面内弯曲振动7 1 2c m _ 1 的谱带,见图3。经与方解石的图谱比对,确定为C a C()3 的特征吸收(见图4),是伪品,为方解石伪充。伪品的批次之多,也令人震惊,应引起重视。18 0 0I6 0 0l4 0 0l2 0 010 0 0 8 0 06 0 04 0 0W a v en 呲b 盯此m 一1n 昏3ms p e c
19、t mo f 8b a t c l I 髂o f h i g l 卜q u a l 姆呈叫锄l l i r 吼:呐棚i I l 虻i t el7 0 0l5 0 0lo o O4 0 0W a v en 哪b e r c m 一1n 孚4m 跚p e c t r ao f l 2b a t c I 麟0 f眦t e r f e i td r u gl:捌d t e在1 1 份馆藏样品中,经红外光谱与X 射线衍射分析,确认8 号标本为菱锌矿(碳酸锌,z n c 0 3)。对比碳酸锌与碳酸钙的红外图谱,可发现两者峰形非常相似,都主要呈现碳酸根离子团(a 馐)的非对称伸缩振动和弯曲振动,不同的是两者
20、峰值有差异,尤其是(卜一C-一。的面内弯曲振动峰,碳酸钙的面内弯曲振动峰在7 1 2c I】r 1,而碳酸锌的面内弯曲振动峰在7 4 2 咖,两者差3 0 盯1。两者的对比见图5。在现代矿物鉴定中,红外光谱法因简便、快捷得到了广泛的应用,在炉甘石生品的罄定中,红外光潜不仅可鉴别矿物的真伪,还可通过特征峰与杂质峰相对强度的对比,判别炉片石的品质优劣,是研究矿物药的有力手段。但是,因红外光谱对物质结构的判定足基于对官能团的解析,所以,含有相I 司官能团的样品,其红外图谱就会比较相似,给红外图谱的解析增加r 难度。在这种情况下,应坚持将样品与标准物质或标准图谱进行对比,同时,采用多种分析手段相瓦补充
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