文档介绍：灵芝品质近红外检测技术的研究进展
摘要:随着灵芝鉴定方法在灵芝质量控制中的不断应用和发展,近红外光谱技术在灵芝鉴定中逐渐显现优越性。本文系统归纳和总结了近红外光谱技术在灵芝多糖、三萜、蛋白质、产地分析及掺伪检测分析中的应用,为进一步开发和完善近红外光谱技术在灵芝鉴定中的应用奠定基础。
关键词:灵芝;近红外光谱技术;多糖;三萜;
1. 引言:
灵芝为多孔菌科真菌赤芝或紫芝的干燥子实体,是自然界分布广泛的一类真菌生物,属于担子菌纲、多孔菌科、灵芝属,在我国有60多种,包括赤芝、黄芝、紫芝、黑芝、薄盖灵芝、树舌等世界上灵芝科的种类主要分布在亚洲、澳洲、非洲及美洲的热带及亚热带,少数分布于温带,而我国地跨热带至寒温带,灵芝科种类多而分布广[1]。灵芝在我国有悠久的药用历史,被列为名贵中草药,它具有调节免疫系统、增强机体细胞免疫功能、增强淋巴细胞的DNA多聚酶α活性、镇定、止痛、抗过敏、抗福射、抗病毒、抗肿瘤、保护心血管和呼吸消化系统等作用灵芝的这些药理活性与其中所含的有效化学成分密切相关,近年来国内外学者已从灵芝中分离出150余种化合物[2]。
灵芝药材所含成分复杂,种类繁多,如三萜类、多糖类、蛋白类、多肽类、核苷类、甾醇类、挥发油、生物碱、甘露醇、多种酶类、呋喃衍生物、脂肪酸和微量元素等。研究发现,这些活性成分具有抗肿瘤、抗氧化、调节免疫、降血糖、降血脂、抗病毒、消炎抗菌以及保肝护肝等功效,且
几乎无毒副作用,受到医药界的广泛重视[3]。因此,建立专属性强的定性、定量检测项目,如性状与形态、颜色与气味、水分、灰分、指纹图谱等,可以为其相关成药产品的质量保证提供科学依据,同时也需要不断地完善药品标准,才能保证灵芝药材的安全性与有效性。然而,由于灵芝药用功效和保健功能的持续更新,市场需求显著增加,但不可持续的采掘和生态环境的破坏,野生灵芝已基本绝迹。近年来,灵芝的人工培植实验已获成功,但起步晚,规模小,产量低的现状远未能满足如今市场的需求。另外,市场管理的混乱导致市售灵芝药材中常常以次充好,鱼目混珠,严重影响了灵芝的药效和中医药临床疗效及其安全性。因此,我们急需制定切实可行的灵芝药材质量标准,涵盖栽培、形态、生理生化 1
和分子生物学等多方面,并对灵芝属菌株进行全面系统的研究,继而建立一个全国性的数据库系统,为灵芝属的分类学、生物活性研究和灵芝产品幵发提供有效的理论依据。
该文重点介绍基于近红外光谱检测技术检测灵芝几种主要活性成分及其生物活性的国内外研究现状,旨在进一步推动灵芝产业的快速发展,并为保健食品、药品的研究和生产提供科学依据。
2. 近红外分析技术及研究进展
近红外光是波长范围分布在780~2526nm,换算成波数范围在3959~12820cm-1的一种电磁波按照波长范围可划分为短波近红外(SW-NIR
),其波长范围在780~1100nm和长波近红外(LW-NIR),其波长范围在1100~2526nm[4]。在短波近红外波长范围内,近红外光谱检测方式主要采用透射方式,直接穿透所测样品,取得样品深层信息的近红外吸收光谱,常用于溶液与固体样品的检测;而在长波近红外波长范围内,近红外光谱检测方式主要采用入射光与反射光的光强关系来获得物质在近红外区的吸收光谱,常用于固体和半固体类样品的测量。近红外光谱所反映的主要信息来自于分子中原子间含氢基团(主要包括O-H、C-H、N-H、P-H等)的振动合频与各级倍频的吸收特性,信息涵盖极为丰富[5]。这些基团是有机物中结构和组成最重要的一些基团,在NIR谱区几乎可以找到所有有机物与之对应的特征吸收信号,且容易获取稳定的谱图。正是通过这些丰富的结构与组成信息NIR分析技术才可以分析测定与这些基团有关的成分以及物理、化学性质,如物质的密度、黏度、颗粒的大小以及有关样品的电学、热学和力学性质等。
近红外光谱不仅能够反映绝大多数有机化合物的组成和结构信息,而且对某些无近红外光谱吸收的物质(如某些无机离子化合物),也能够通过对其共存的本体物质的影响而产生的光谱变化,间接地反映它们存在的信息。近红外光谱分析技术包括定性分析和定量分析,定性分析的目的是确定物质的组成与结构,而定量分析则是为了确定物质中某些组分的含量或物质的属性。与常规的化学分析方法不同,近红外光谱分析法是一种间接分析技术,是用统计学的方法在样品待测属性与近红外光谱数据之间建立一个校正模型。因此在对未知样品进行分析之前需要搜集一批用于建立校正模型的校正样品,获得近红外用近红外光谱仪器测得的样品光谱数据和用化学分析方法测得的真实数据。
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通常采集的近红外光谱会包含一些与待测样品性质无关的因素带来的干扰,导致基线漂移、随机噪音及光谱的不重复[6]。合理的对光谱进行预处