天竺黃與人工天竺黃的光學顯微鏡及SEM-EDS鑒別△

顏潔芳，姜丹，任廣喜，徐裕彬，吳佩根，劉春生*

1.北京中醫藥大學 中藥學院，北京 102488；2.河北橘井藥業有限公司，河北 安國 071000

天竺黃(Bambusae Concretio Silicea，BCS)是藥用歷史悠久的中藥，別名“天竹黃”[1]，首載于《日華子本草》[2]，為禾本科植物青皮竹BambusatextilisMcClure、華思勞竹SchizostachyumchineseRendle等稈內的分泌液干燥后的塊狀物[3]。天竺黃為治療小兒驚風、癲癇抽搐、痰熱中風之良藥，有保護神經[4-5]、抑制骨吸收[6]的藥理作用。天竺黃在國內主產于云南、廣東和廣西，在國外產于印度尼西亞、印度等國家[7]。由于天竺黃天然產量較低、資源緊缺而價格高昂，20世紀出現了由天竺黃已知化學成分合成而得的人工天竺黃(Concretio Silica Praeparata，CSP)[8]。人工天竺黃又稱“合成天竺黃”[9]，收載于《上海市中藥材標準》1994年版[10]，為硅酸鹽凝膠體，含有少量鈉、鉀、鈣、鋁、鐵等金屬離子并吸附有鮮竹瀝[11]。人工天竺黃與天竺黃性狀相似而易混淆。由于人工天竺黃較天竺黃價格低廉，其替代天竺黃藥用的現象越來越多。然而，人工天竺黃能否作為天竺黃的替代品尚缺乏藥理和臨床研究。因此，需要對天竺黃和人工天竺黃開展對比分析和鑒別研究，提出快速、客觀的鑒別方法。目前，有報道通過熱分析[12]、火焰原子吸收光譜[13]等方法鑒別天竺黃與人工天竺黃，但這些方法都無法實現天竺黃與人工天竺黃的快速鑒別。

顯微鑒別是中藥鑒定的重要手段之一，具有簡便、快速和客觀的優勢。光學顯微鏡和掃描電鏡則是中藥顯微鑒別常用的工具。X射線能譜儀主要用于成分分析，具有分析速度快的特點。掃描電鏡-能譜儀(SEM-EDS)是掃描電鏡配備X射線能譜儀作為附加儀器，掃描電鏡與能譜儀的聯用可在觀察材料微觀形貌的同時快速分析材料表面微區的元素分布情況[14]。為探討天竺黃和人工天竺黃的快速鑒別方法，本研究采用光學顯微鏡和掃描電鏡-能譜儀對天竺黃和人工天竺黃的顯微結構與元素組成進行差異性分析，從而為天竺黃和人工天竺黃的快速鑒別提供參考。

1 材料

1.1 儀器

Olympus BX51型光學顯微鏡(日本Olympus 公司)；JSM-7001F型熱場發射掃描電子顯微鏡(日本電子株式會社)；INCA X-MAX型能譜分析儀(英國牛津儀器公司)。

1.2 樣品

不同產地的天竺黃與不同形狀的人工天竺黃藥材共計9批，購于安徽亳州、河北安國、四川成都藥材市場或采集于中國廣東和印度尼西亞，樣品產地、形狀特征及來源見表1。

表1 天竺黃和人工天竺黃藥材信息

2 方法與結果

2.1 光學顯微鏡鑒別

2.1.1樣品前處理 將天竺黃和人工天竺黃樣品粉碎，過五號篩，制成稀甘油裝片。

2.1.2普通光學顯微鏡鑒別 將稀甘油裝片置于普通光學顯微鏡下進行觀察，結果見圖1。

普通光學顯微鏡圖像結果表明，天竺黃與人工天竺黃樣品均有不規則無色團塊，但在不規則有色團塊和紅棕色條狀物的特征上有明顯區別。具體表現為，天竺黃有深紅色、紅棕色或黃棕色團塊，廣東產樣品多見，云南產和印尼產樣品少見或未見紅棕色條狀物；人工天竺黃方塊狀樣品有黑色或黑褐色團塊，形狀不規則樣品未見有色團塊。

2.1.3偏光顯微鏡鑒別 將稀甘油裝片置于偏光顯微鏡下，進行正交偏光觀察。觀察結果顯示，天竺黃和人工天竺黃樣品均呈全黑的顯微圖像，表明天竺黃和人工天竺黃均沒有偏光性。

2.2 掃描電鏡-能譜儀檢測

2.2.1供試品制備 取天竺黃與人工天竺黃樣品粉碎，過五號篩。將導電膠粘貼于載物臺上，把樣品粉末均勻分布于導電膠表面，用洗耳球吹去小顆粒，采用真空鍍膜法在4 Pa以下高真空、電流20 mA條件下噴鍍鉑金屬2 min使樣品導電。

2.2.2儀器參數 儀器的加速電壓為15.0 kV，工作距離為10.3 mm。

2.2.3掃描電鏡形貌觀察 將供試品置于掃描電鏡下(×10 000)觀察，結果見圖2。

圖1 天竺黃與人工天竺黃樣品的普通光學顯微鏡圖像(×400)

由圖2可見，天竺黃樣品呈明顯的粒狀集合體，表面粗糙；而人工天竺黃樣品相對緊實，表面較平滑。結果表明，在掃描電鏡10 000倍鏡下天竺黃和人工天竺黃的形貌特征有明顯差異。

2.2.4能譜儀元素測定 在掃描電鏡5000倍鏡下，聯用能譜儀對供試品進行表面元素分析，元素分析結果見表2。表面元素分析結果顯示，天竺黃和人工天竺黃樣品均主含氧、硅、碳元素。印度尼西亞產天竺黃樣品主要元素含量順序為氧>硅>碳，有的樣品中檢測到少量的鉀、鐵元素；國內產天竺黃樣品主要元素含量順序為氧>碳>硅，檢測到少量的硫、氯、鉀、鈣元素；人工天竺黃樣品主要元素含量順序為氧>碳>硅，方塊狀樣品中檢測到一定量的鈉、硫元素。可見，天竺黃和人工天竺黃的主要元素種類一致，但主要元素含量順序及其他元素種類有一定差異。

3 討論

本研究收集了多個產地的天竺黃和不同形狀的人工天竺黃，通過光學顯微鏡觀察、掃描電鏡觀察和能譜儀分析，發現天竺黃和人工天竺黃的微觀結構及元素組成存在一定差異，可以依據差異性對天竺黃和人工天竺黃進行鑒別。

在普通光學顯微鏡下，根據不規則有色團塊的有無與顏色可以鑒別天竺黃和人工天竺黃。若有色團塊呈深紅色、紅棕色或黃棕色，則為天竺黃；若有色團塊不存在或有色團塊呈黑色、黑褐色，則為人工天竺黃。此外，在普通光學顯微鏡下，廣東產天竺黃有紅棕色條狀物多的特征，而云南產天竺黃、印度尼西亞產天竺黃以及人工天竺黃少或無條狀物。偏光顯微鏡觀察結果說明天竺黃和人工天竺黃均不具有偏光性，通過偏光顯微鏡不能鑒別天竺黃和人工天竺黃。掃描電鏡結果顯示，天竺黃呈粒狀集合體、表面粗糙，而人工天竺黃相對緊實、表面平滑，故利用掃描電鏡可以鑒別天竺黃與人工天竺黃。天竺黃和人工天竺黃的掃描電鏡結果與天然牛黃和人工牛黃的掃描電鏡結果相似[15]，均表現出天然中藥表面粗糙而人工替代品表面平滑的微觀形貌特征差異，這提示掃描電鏡可能在天然中藥和人工替代品的鑒別中具有獨特優勢。通過普通光學顯微鏡和掃描電鏡觀察，發現天竺黃和人工天竺黃的微觀結構存在差異，普通光學顯微鏡和掃描電鏡可用于天竺黃和人工天竺黃的鑒別。天竺黃和人工天竺黃的微觀結構有差異性的原因可能是天竺黃的形成受原植物與環境的影響、形成時間長，而人工天竺黃成分相對穩定、形成時間較短。

圖2 天竺黃與人工天竺黃樣品的掃描電鏡圖像(×10 000)

能譜儀元素組成分析結果顯示，天竺黃和人工天竺黃的主要元素均為氧、硅和碳，但主要元素含量順序及其他元素種類有一定差異。根據主要元素含量順序可以鑒別印度尼西亞產天竺黃與人工天竺黃，但不能鑒別國內產天竺黃與人工天竺黃。國內產天竺黃與印度尼西亞產天竺黃的主要元素含量順序不同，國內產天竺黃中檢測到少量的硫、氯元素而印度尼西亞產天竺黃中未檢測到，說明不同產地天竺黃的化學成分可能受基原、環境的影響而不同。另外，方塊狀的人工天竺黃中檢測到一定量的鈉、硫元素而形狀不規則的人工天竺黃中未檢測到，推測方塊狀和形狀不規則的人工天竺黃的合成配方或生產工藝可能存在差異。本研究采用能譜儀無標樣分析法進行元素測定，樣品制備及儀器參數是能譜儀分析精度的重要影響因素[16]，故實驗中采取了合理的制樣方法和儀器參數以提高測定的準確度。

表2 天竺黃與人工天竺黃樣品中各元素的質量分數(n=3) %

天竺黃不但在1985年以來歷版《中華人民共和國藥典》中均有記載，在民族藥中作為蒙古族藥、藏族藥或維吾爾族藥使用，而且在印度傳統醫學中也應用廣泛[17-18]。然而，目前天竺黃的基礎研究很薄弱，關于天竺黃的藥效成分和藥理機制研究報道甚少。天竺黃中的硅元素含量高，被稱為“植物來源的蛋白石”[19]，其藥效是否與硅元素有關值得深入研究。另外，人工天竺黃能否作為天竺黃的替代品有待進行藥理和臨床研究。