朱砂生品和炮制品X-射線衍射Fourier指紋圖譜比較研究

李 蕾，王興達，韓泳平

(西南民族大學藥學院，四川 成都 610041)

朱砂(Cinnabaris)為常用礦物類中藥材.主要成分為硫化汞(HgS).在中醫臨床中有較多的應用.如在天王補心丹、紫雪丹等著名中成藥中[1]均有使用.由于不同地區的環境差異和成礦機制不同，會導致朱砂的伴生礦物等會有所不同，進而影響療效.由于其含有少量氯化汞、游離汞及其它組分，有一定的毒副作用[2-3].為使朱砂適應于不同藥用要求，臨床上使用的朱砂需通過炮制處理后供為藥用，目前臨床上炮制方法多為水飛法[4]，近年來對朱砂生品及炮制品的質量研究已有一定報道[5-8].X-射線衍射(XRD)用于結晶物質的結構研究具有專屬性強、結果準確等特點[9-12]，本文利用XRD技術對朱砂生品和炮制品進行分析，測定其XRD Fourier指紋圖譜，并對比炮制前后朱砂XRD Fourier圖譜的變化，對生品和炮制品的品質進行評價，為朱砂的合理用藥提供依據.

1 儀器與材料

1.1 藥材

朱砂礦石采購與成都市荷花池藥材市場，朱砂生品及炮制品均經過西南民族大學李瑩博士鑒定為硫化物礦類辰砂族辰砂的天然礦石，樣品均符合《中國藥典》2015年版一部項下規定，留樣保存于西南民族大學中藥鑒定實驗室.11批樣品分別編號為S1～S11，產地見表1.

1.2 儀器

D/max-2500/PC型轉靶X衍射儀，日本理學公司；十萬分之一電子分析天平，上海精密儀器科學有限公司.

表1 朱砂的樣品來源Table 1 The sample source of cinnabar

2 方法與結果

2.1 實驗條件

石墨彎晶單色器；Cu靶；管壓36 Kv；管流20 mA；狹縫寬度 DS=SS=1°，RS=0.3 mm；掃描范圍20 ～80o(2θ)，掃描速度 2o/min，步長0.02o.

2.2 供試品制備

2.2.1 朱砂生品的制備

取11批品朱砂藥材研磨過篩(200目)，即得.

2.2.2 朱砂炮制品的制備

采用中國藥典所載方法——水飛法[11].11批炮制樣品經鑒定符合2015版藥典項下規范.

2.3 朱砂生品、炮制品指紋圖譜的建立

11批朱砂生品和炮制品各取適量壓片，進行X射線粉末衍射實驗，得到各批次朱砂生品和炮制品X射線衍射后圖譜數據，應用jade8.0作圖軟件及MATLAB數據分析軟件對朱砂生品和炮制品進行背景扣除、基線平滑、尋峰處理，分別得到11批朱砂生品和炮制品的XRD Fourier圖譜，結果見圖1和圖2.并對11批朱砂生品和炮制品圖譜做疊加平均(按平均數法和中位數法)，建立朱砂生品和炮制品的對照XRDFourier指紋圖譜，見圖3和圖4.

圖1 11批朱砂生品的XRDFourier圖譜Fig.1 XRD Fourier patterns of eleven batches of Cinnabar

圖2 11朱砂炮制品的XRDFourier圖譜Fig.2 XRD Fourier patterns of eleven batches of processed products

圖3 11批朱砂生品及炮制品的平均值對照XRDFourier指紋圖譜a.生品；b.炮制品Fig.3 The average reference XRD Fourier fingerprint of eleven batches of raw and processed cinnabar products a.Cinnabar；b.processed products

圖4 11批朱砂生品及炮制品的中位數對照XRDFourier指紋圖譜a.生品；b.炮制品Fig.4 The median reference XRD Fourier fingerprint of eleven batches of raw and processed cinnabar products a.Cinnabar；b.processed products

2.4 XRD-Fourier指紋圖譜分析

2.4.1 XRD圖譜峰標定

設定尋峰條件為峰寬1.0，峰高 2.0，最小峰高1.5，根據布拉格公式 2dsinθ =n λ(n=1，λ =1.542 8×10-10)可求得晶格間距(d)，實驗數據中以d/(I/Io)表示其衍射峰值，d為晶格間距(nm)，I為峰高，I/I0為衍射相對強度[13-14].各樣品的峰值2θ及晶格間距d見表2.

2.4.2 平均值共有峰

按2.4.1項下尋峰條件，運用MATLAB軟件于平均值對照XRD Fourier指紋圖譜中找尋共有峰.經分析、比較，選取強度較大的共有特征峰，其中生品共有特征峰17個，炮制品共有特征峰15個結果見表3.

2.4.3 中位數共有峰

在相同條件下，運用MATLAB軟件于中位數對照XRD Fourier指紋圖譜中找尋共有峰.結果見表4.

表3 11批朱砂生品和炮制品峰高平均數共有峰比較Table 3 d，IandI/I0in average reference powder XRD-Fourier fingerprints of raw and processed cinnabar products

表4 11批朱砂生品和炮制品峰高中位數共有峰比較Table 4 d，IandI/I0in median reference powder XRD-Fourier fingerprints of raw and processed cinnabar products

2.5 相似度比較

應用MATLAB分析軟件對朱砂生品和炮制品X射線衍射圖譜作數據處理，各樣品的相關系數和相似度按夾角余弦法和相關系數法分別計算，結果見表5.11批生品中除S8樣品外，其余樣品相似度均在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指紋圖譜.

2.6 聚類分析

以朱砂生品XRD Fourier指紋圖譜中17個共有峰為指標，通過SPSS19.0軟件對11批樣品進行聚類分析，聚類方法為Ward法[15]，距離類型為歐氏距離平方，得到11批朱砂樣品的聚類分析圖(圖5).從聚類分析圖可以看出，當距離標尺在15時11批樣品可以分為2類：S4～S10號樣品為一類，S1～S3、S11號樣品為一類.當距離標尺在25時，所有樣品才歸為一類.聚類分析顯示樣品在整體特征上表現出一致性，而樣品與樣品之間又存在差異性，這與樣品的來源和處理方式有關.

表5 11批朱砂生品和炮制品的相似度比較Table 5 Results of similarity evaluation on XRD fingerprints of eleven batches of raw and processed cinnabar products

圖5 11批朱砂樣品聚類分析圖Fig.5 Cluster analysis of XRD Fourier fingerprint of eleven batches of Cinnabar

3 討論

3.1 結果分析

由11批朱砂生品和炮制品的XRD Fourier圖譜可見，炮制后峰型強度有所降低.對比表3、4中數據，朱砂炮制后的XRD Fourier圖譜較炮制前XRD Fourier圖譜，炮制后共有峰強度明顯低于生品，表明水飛工藝能使朱砂結晶度降低，易于吸收.

經炮制，生品12、13和17號峰強度降低以致在炮制品中未能檢測出來.表明水飛對朱砂有一定的除雜和純化效果，提高樣品中HgS的質量分數.通過與《粉末衍射卡片集(PDF)》進行匹配，其中朱砂生品中1、2、4和6號共有峰數據與 PDF06-0256(HgS)相符合.表明朱砂藥材中，主要物相為HgS，XRD Fourier指紋圖譜分析法可用于朱砂藥材的定性鑒別.

由表5可以看出，應用夾角余弦法計算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指紋圖譜分析方法.炮制品的相似度均優于生品，進一步表明水飛對朱砂有很好純化效果.對比聚類分析的結果表明不同產地的朱砂藥材的結構晶型及其成分含量有一定差異.這與各產地成礦機制及地質環境差異不同造成礦物本身的微觀晶體結構不同有關.

3.2 討論

本研究采用粉末XRD分析方法對11批朱砂藥材進行分析，分別建立炮制前后朱砂XRD指紋圖譜共有模式，結合相似度評價，其相似度好，能從整體上顯示生品和炮制品的特征.建立朱砂生品和炮制品XRD Fourier指紋圖譜，為后續朱砂藥材的品種鑒定提供有效、科學、簡便的評價方法.