薏苡仁及其偽品衰減全反射傅里葉變換紅外光譜及傅里葉自去卷積的鑒別

杜倩，萬茶艷，程存歸

(1.浙江省金華市中心醫院藥劑科，金華 321000；2.浙江師范大學化學與生命科學學院，金華 321004)

薏苡仁及其偽品衰減全反射傅里葉變換紅外光譜及傅里葉自去卷積的鑒別

杜倩1，萬茶艷2，程存歸2

(1.浙江省金華市中心醫院藥劑科，金華 321000；2.浙江師范大學化學與生命科學學院，金華 321004)

目的 建立快速鑒別及評價薏苡仁及其偽品草珠子和高梁米的方法。方法 采用衰減全反射傅里葉變換紅外光譜(ATR-FTIR)法測定及分析了薏苡仁、草珠子和高梁米的紅外光譜，并運用傅里葉自去卷積(FSD)技術及聚類分析進行了進一步的分析。結果 薏苡仁、草珠子和高梁米的紅外光譜吸收峰位、峰強有較大的區別。薏苡仁ATR-FTIR的重復實驗結果顯示重復性高，用1 745 cm-1的吸光度值作為計算標準，RSD為0.4%。采用聚類分析法對薏苡仁及其偽品樣本的FTIR進行聚類分析，結果與形態分類結果完全一致。結論 可以使用ATR-FTIR應用于薏苡仁及其偽品草珠子和高梁米進行快速鑒別研究。

薏苡仁；偽品；衰減全反射傅里葉變換紅外光譜；傅里葉自去卷積；聚類分析

薏苡仁又名薏仁、苡米、苡仁、土玉米、薏米、起實、薏珠子、草珠珠、回回米、米仁、六谷子等是常用中藥，味甘淡，性微寒，具有利水消腫、健脾去濕、舒筋除痹、清熱排膿等功效，為常用的利水滲濕藥[1]。薏苡仁也是一種美容食品，常食可以保持人體皮膚光澤細膩，消除粉刺、斑雀、老年斑、妊娠斑、蝴蝶斑，對脫屑、痤瘡、皸裂、皮膚粗糙等都有良好療效。其偽品有同科屬的草珠子及不同科屬的高梁米等[2-3]。傅里葉變換紅外光譜法能給出中藥材所含復合體系物質豐富的結構信息，常用于中藥材的鑒別[4-7]。常規的傅里葉變換紅外光譜(Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR)鑒定法一般采用溶劑提取后壓片或直接采用壓片法測定，制樣時所加分散劑的量較難控制，且現有壓片模具尚無法使每次壓片厚度相同，而《中華人民共和國藥典》對正品藥材所含成分有一定規定，故中藥鑒別受到限制。由于衰減全反射(attenuated total reflection，ATR)所采用的方法是反射光譜法，這樣就可以直接、快速地進行植物中藥材不同部位的比較，增加測定的準確性[8-10]。筆者以薏苡仁為材料，選擇了同科同屬不同種及同科不同屬的兩種偽品作為鑒別對象，利用傅立葉變換紅外光譜儀，借助金剛石ATR直接、快速、準確地測定薏苡仁及其偽品的紅外光譜，從光譜分析的角度以及利用傅里葉自去卷積技術對三者進行了區別鑒定，并結合聚類分析法對薏苡仁及偽品進一步進行分析，為快速鑒別薏苡仁及其偽品提供了一種新的鑒別方法。

1 儀器與材料

1.1 儀器 美國Thermo Fisher Scientific公司生產的NEXUS 670型傅里葉變換紅外光譜儀，DTGS檢測器，OMNIC ESP 5.1版智能操作軟件，金剛石ATR，光譜范圍650～4 000 cm-1，分辨率2 cm-1，掃描累加次數32次。

1.2 材料 薏苡仁為禾本科植物薏苡(Coixlacryma-jobiL.var.frumentacea Makino)的干燥成熟種仁；草珠子為禾本科植物草珠子(Coixlachrymal-jobiL.)的干燥成熟種仁；高粱米為禾本科植物高粱(SorghumvulgarePers.)的干燥成熟種仁。所有樣品均由浙江省金華市食品藥品檢驗所中藥科提供，并經過浙江省金華市食品藥品檢驗所李冰嵐主任中藥師及浙江師范大學生物系陳建華教授鑒定。

2 方法與結果

2.1 樣品處理 所有樣品采集得到后在室內干燥，再經過烘箱60 ℃干燥72 h，每種樣品隨機選擇8粒，在瑪瑙研缽上磨成細小均勻粉末，準確稱取樣品8.0 mg，待測。

2.2 ATR-FTIR測定方法 在采集數據前，按儀器測試要求把金剛石ATR附件水平放置于傅里葉變換紅外光譜儀的樣品倉中。把實驗材料粉末置于金剛石與校正壓力裝置之間，接觸面積固定不變，每次所用機械校正壓力保持不變，分別測定各樣品的衰減全反射傅里葉變換紅外光譜(attenuated total reflection-Fourier transform infrared spectroscopy，ATR-FTIR)。每個樣品測定前均對背景進行掃描，得到的紅外光譜采用自動校正方法進行基線校正。

2.3 3種樣品的IR分析 典型的薏苡仁、草珠子及高梁米的ATR-FTIR見圖1～3。

從圖1～3可以發現，三者均在約3 300 cm-1及1 000～1 200 cm-1之間出現了碳水化合物的強吸收峰，說明三者均含有較多的淀粉等碳水化合物。薏苡仁在3 058 cm-1出現了吸收，說明含有較多的末端烯烴類物質，而草珠子與高梁米則出現在3 008 cm-1，說明含有較多的非末端烯烴。1 745 cm-1三者均有吸收，說明均含有酯類物質，但相對含量則有所不同，若以碳水化合物的C-O鍵伸縮振動動強吸收約1 015 cm-1吸收峰作為比較標準，薏苡仁的I1745/I1015為0.302 5，草珠子I1745/I1015為0.481 8，高梁米I1745/I1015為0.081 5。若以碳碳雙健的伸縮振動吸收峰作為比較的標準，酯羰基伸縮振動吸收峰吸光度與碳碳雙健的伸縮振動吸收峰吸光度的比值則分別為：薏苡仁I1745/I1644為1.000 0；草珠子I1745/I1652為2.392 9；高梁米I1745/I1646為0.395 8。從這兩組數據可以看出，薏苡仁、草珠子、高梁米的IR存在較大差異。

2.4 傅里葉自去卷積(Fourier self-deconvolution，FSD)分析 FSD是一種傅里葉變換的重疊峰的分峰技術，能夠使FTIR圖譜中的吸收峰形變窄、吸收峰的位置及吸收峰面積不發生變化等特點。筆者采用FSD分析法對薏苡仁、草珠子及高梁米的ATR-FTIR進行進一步的分析。考慮到薏苡仁、草珠子及高梁米在2 000～4 000 cm-1區域的吸收峰主要是OH、NH2、飽和與不飽和C-H鍵的吸收峰。由于三者均為種子類樣品，最高含量的化學成分均為淀粉，因此筆者對650～2 000 cm-1區域進行FSD分析。當選擇增強因子為3.6，帶寬因子為50.6時，對薏苡仁、草珠子及高梁米的ATR-FTIR進行FSD變換后所得結果見圖4。

從圖4可以發現，薏苡仁、草珠子及高梁米在650～2 000 cm-1區域的ATR-FTIR經FSD轉換后出現了較大的差異。是薏苡仁和草珠子所有吸收峰位都相同，說明兩者含有相同的化學成分，但圖1與圖2的吸收峰強度又發現兩者的吸收峰強有所不同，說明所含有的化學成分在量上有所差異，這可能與薏苡仁與草珠子為同科同屬植物種子從而所含化學成分相近之故。高梁米與薏苡仁和草珠子在官能團吸收區域1 243～1 744 cm-1的FSD-FTIR吸收峰則完全不同，這與高梁米與薏苡仁和草珠子所含成分的官能團不同有關，但704～1 207 cm-1間的吸收峰又較為相似，這可能三者均含有較多相同的成分——淀粉之故。

2.5 薏苡仁ATR-FTIR的重復性實驗 6個不同批次薏苡仁的紅外光譜見圖5。從吸收圖譜上看，6個樣品的ATR-FTIR非常相似。本文以酯羰基作為分析基礎，用6個樣品的酯羰基伸縮振動吸收峰1 745 cm-1的吸光度值作為計算標準，RSD為0.004，說明6個不同批次的薏苡仁的紅外光譜測定的重復性非常好。

2.6 聚類分析 每種樣品隨機選擇10個樣本的FTIR進行聚類分析，在3種樣品共30個樣本的FTIR圖上，記錄具有較為明顯吸收的吸收峰及相對應的吸光度，考慮到3 600～4 000 cm-1范圍有較多的噪音，因此選擇在650～3 600 cm-1區域進行選擇數據。以30個樣本為分析對象，每個樣本選取15個數據構建數據矩陣，應用相似度聚類分析法得到表征30個樣本系統關系的樹系圖(圖6)。

從圖6中可以看出，30個樣品代表3種物質，圖中將30個樣品分成了兩大類，即薏苡仁和草珠子為一大類，高梁米為一大類，這從它們為同科兩個屬得到了印證。而薏苡仁和草珠子大類又分成了兩小類，分別為薏苡仁和草珠子，同樣也驗證了它們為同屬不同品種的植物形態學分類結果。由此可見，對于同科屬的薏苡仁和草珠子及不同屬的高梁米的FTIR，其聚類分析結果與形態分類結果完全一致。

樣品1～10：薏苡仁；樣品11～20：草珠子；樣品21～30：高梁米

圖6 薏苡仁及其偽品的聚類分析

3 討論

采用ATR-FTIR法可以直接快速地測定植物中藥樣品的紅外光譜，金剛石衰減全反射FTIR測定法不需對樣品進行前處理，只需對樣品進行粉碎即可。由于金剛石衰減全反射傅里葉變換紅外光譜所用方法的特殊性，只要保持每次測定時樣品粒徑保持一致，重復性效果則會非常好。而進一步采用傅里葉自去卷積方法可以起到分峰的目的，使紅外光譜分析結果更準確。采用聚類分析法對30個薏苡仁及偽品的傅里葉變換紅外光譜進行聚類分析，結果與形態分類結果完全一致。采用這種分析測定方法可以避免經驗鑒定人為因素的干擾和其他鑒定方法的復雜性，具有簡便、快速、準確等特點，有望成為中藥質量分析的一種有效方法。

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DOI 10.3870/yydb.2015.01.028

2013-09-20

2013-11-01

杜倩(1987-)，女，浙江金華人，藥師，學士，研究方向：醫院藥品質量分析。電話：(0)13857995883，E-mail：duqian8713@163.com。

R282.71；R927

B

1004-0781(2015)01-0104-04