長清產栝樓3個品系果皮水提取物紅外光譜的三級鑒定

于京平　張永清

(1.濱州醫學院，山東 煙臺 264003；2.山東中醫藥大學，山東 濟南 250355)

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長清產栝樓3個品系果皮水提取物紅外光譜的三級鑒定

于京平1,2張永清2

(1.濱州醫學院，山東 煙臺 264003；2.山東中醫藥大學，山東 濟南 250355)

摘要：采用紅外光譜三級鑒定法，對長清產3個品系栝樓果皮水提取物進行分析。實驗結果表明，一維紅外光譜和二階導數紅外光譜部分吸收峰的峰形、峰位和峰強具有一定的差異，二維相關譜中自動峰的峰數、峰位和峰強均有明顯的區別。紅外光譜三級鑒定法可以快速、準確地分析與鑒定3個品系栝樓果皮。

關鍵詞：栝樓；果皮；水提取物；紅外光譜三級鑒定法

瓜蔞皮為葫蘆科植物栝樓TrichosantheskirilowiiMaxim.的干燥成熟果皮，可清熱化痰、利氣寬胸[1]。山東省濟南市長清區是瓜蔞的道地產區，藥材質量上乘。經過長期的自然選擇、人工定向培育及外來種質的引進，長清栝樓的遺傳特性發生了明顯變異，形成了不同的種質[2-4]。近年來有學者對瓜蔞皮外部形態進行了詳盡描述，但是由于性狀相似，鑒別難度大。

研究表明，瓜蔞皮中分離鑒定到的化合物主要包括揮發油、多糖、黃酮和核苷等成分[5-6]。而中藥發揮臨床療效是其所含物質群的整體作用的結果，而并非某單一的化學成分。只檢測其中一種或幾種指標成分并不能全面反映中藥質量，因此急需一種快速、有效且可行的分析方法對中藥提取物進行整體系統的分析。紅外光譜的變化可以反映出中藥這一混合物體系在化學成分上的差別，具有操作簡便、穩定性好、測試速度快以及測試成本低等優勢，已廣泛應用于中藥的質量控制及真偽鑒別[7-11]。本文采用紅外光譜三級鑒定法，對長清產3個品系栝樓果皮水提取物進行了紅外光譜特征研究，旨在為其鑒定和開發利用提供新方法。

1儀器與試藥

1.1儀器

FT-IR紅外光譜儀Spectrum One(美國Perkin-Elmer公司)，DTGS檢測器，50-886型變溫附件(Love Control公司)；Spectrum v3.02 操作軟件(美國Perkin-Elmer公司)。

1.2試劑

溴化鉀(光譜純)(Aladdin 公司，批號：P116273)；蒸餾水。

1.3樣品

所用樣品瓜蔞皮采自濟南市長清區馬山鎮北李村，經山東中醫藥大學張永清教授鑒定，確認為葫蘆科栝樓屬植物栝樓TrichosantheskirilowiiMaxim.。根據果皮形態特征分析，劃分為Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅲ號3個品系。3個品系植株果皮外觀差異明顯，見表1 ～2。

表1　3個品系栝樓果皮外觀性狀

表2　3個品系栝樓果皮性狀特征及其變異程度

注：不同字母間表示有顯著性差異(P<0.05)

2方法

2.1樣品提取物的制備

分別取樣品粉末，過4號篩，用10倍量蒸餾水50 ℃超聲提取30 min(功率500 W，頻率40 kHz)，提取兩次，合并兩次提取液，真空減壓干燥，得到水提取物。

2.2樣品提取物的測定方法

將水提取物粉末3 mg與溴化鉀200 mg混合，烘干，研磨均勻壓片，測得一維譜圖。采用Spectrum for Windows軟件的求導數功能，13點平滑，得紅外二階導數譜圖。將溴化鉀壓片裝入變溫附件，通過程序控制從50 ℃逐步升溫到120 ℃，每隔10 ℃采集一次紅外光譜圖；對采集的一系列動態光譜圖分別進行基線校正；采用二維相關分析軟件對所得的系列譜圖進行處理，得到不同波段的二維相關紅外光譜圖。

2.3方法學考察

2.3.1精密度實驗

取品系Ⅰ瓜蔞皮樣品，按照 2.1 項下方法制備樣品提取物，按照 2.2 項下方法連續測定5次，用COMPARE計算相似度，測得相似度均大于0.999 0，相對標準偏差 為0.01%，表明儀器精密度良好。

2.3.2重復性實驗

取品系Ⅰ瓜蔞皮樣品5 份，按照2.1 項下方法制備樣品提取物，按照 2. 2項下方法將樣品水提取物粉末與溴化鉀混合壓片測定，用COMPARE計算相似度，測得相似度均大于 0.989 0，相對標準偏差為 0.42%，表明方法重復性良好。

3結果

3.13個品系栝樓果皮水提取物一維紅外光譜譜圖比較

以品系Ⅰ為標準，采用COMPARE比對軟件比較了3個品系栝樓果皮水提取物4 000～400 cm-1波段指紋區的一維紅外譜圖，得到3個品系的相關系數依次為：1.000 0、0.990 1、0.969 9，見圖1。紅外譜圖整體比較相似，我們推測3個品系栝樓果皮水提取物的主要化學成分類似。

圖1　3個品系栝樓果皮水提取物一維紅外光譜譜圖Fig.1　 FTIR spectra of the water soluble extracts in the peels of the three varieties of Trichosanthes kirilowii Maxim.

由圖1可以看出，三者在3 358、3 359、3 354 cm-1處各有寬而強的吸收峰，分析其為締合-OH伸縮振動或者N—H伸縮振動；2 933 cm-1處出現較強而尖銳的吸收峰，歸屬為-CH2反稱伸縮振動；1 607 cm-1附近的吸收峰歸屬為N—H的剪式振動或者C=O伸縮振動；1 400 cm-1附近的吸收峰歸屬為-CH2的剪式振動；1 080 cm-1處吸收峰歸屬為環醚的反稱伸縮振動；882 ～537 cm-1歸屬為-CH2的彎曲振動；778 cm-1附近為極性較大的多糖類成分的特征峰。

3.23個品系栝樓果皮水提取物二階導數譜圖比較

圖2為3個品系栝樓果皮水提取物的二階導數紅外光譜(1850～ 800 cm-1)。

圖2　3個品系栝樓果皮水提取物二階導數紅外光譜譜圖Fig.2　Second derivative spectra of the water soluble extracts in the peels of the three varieties of Trichosanthes kirilowii Maxim.

由圖2中可以看出，在高分辨的二階導數譜中譜峰特征均明顯增多，指紋特征放大。

品系Ⅲ 于1 780 cm-1處有明顯吸收峰，其他兩個品系此處無明顯吸收峰。3個品系在1 400～1 650 cm-1波數范圍內的峰形、峰位和相對峰強度存在一定差異，品系Ⅱ、品系Ⅲ于1 384 cm-1處有明顯吸收峰，而品系Ⅰ吸收峰藍移至1 465 cm-1處；品系Ⅱ于1 299 cm-1處有明顯吸收峰，另外兩個品系此處無明顯吸收峰，說明3個品系栝樓果皮所含的芳香類化合物具有區別。3個品系在1 000～1 200 cm-1波數范圍內的峰形、峰位和相對峰強度存在一定差異，三者在1 046 cm-1附近峰形差別較大，品系Ⅰ在1 011 cm-1處的相對峰強度明顯低于其他兩個品系，說明3個品系栝樓果皮所含的糖和糖苷類化合物具有區別。3.33個品系栝樓果皮水提取物二維相關紅外光譜比較

不同的基團熱敏感性不同，反映在二維相關紅外光譜譜圖中即為自動峰位置、峰數目或相對峰強的改變。二維相關紅外光譜反映的是動態的特征，大大提高了圖譜的表觀分辨率及圖譜的識別能力，相比常規紅外光譜和二階導數譜鑒別特征更明顯。圖3、圖4所示分別為3個品系栝樓果皮水提取物1 375～800 cm-1、1375～1850 cm-1兩個區域的同步二維平面相關圖。

圖3　3個品系栝樓果皮水提取物二維相關紅外光譜譜圖Fig.3　Two-dimensional infrared (2D-IR) correlation spectroscopy of the water soluble extracts in the peels of the three varieties of Trichosanthes kirilowii Maxim.

圖4　3個品系栝樓果皮水提取物二維相關紅外光譜譜圖Fig.4　Two-dimensional infrared (2D-IR) correlation spectroscopy of the water soluble extracts in the peels of the three varieties of Trichosanthes kirilowii Maxim.

由圖3可以看出，在1 375 ～800 cm-1區域內，3個品系栝樓果皮水提取物的二維相關譜中自動峰的峰數和峰位均有明顯區別。3個品系自動峰數目分別為8、9、7，三者最高自動峰分別位于1 080、1 082、1 083 cm-1處；品系Ⅱ在865 cm-1處形成的交叉峰強高于其他兩個品系，說明此吸收峰所對應的基團隨著溫度的升高變化較明顯。根據以上差異，可以說明三者糖類基團均受溫度的影響，進一步佐證了3個品系栝樓果皮具有不同的糖苷類化合物。

由圖4可以看出，在1 850～1 375 cm-1區域內，3個品系栝樓果皮水提取物的二維相關譜中自動峰的峰數和峰位，均有明顯區別。3個品系自動峰數目分別為6、6、5；三者最高自動峰分別位于1 573、1 567、1 575 cm-1處；3個品系在1 645 cm-1處的自動峰強度差別明顯，由強到弱依次為品系Ⅰ、品系Ⅲ、品系Ⅱ。品系Ⅲ在1 645 、1 652 cm-1處出現明顯雙峰。三者在1 850～1 375 cm-1區域內的二維相關紅外光譜的分析進一步佐證了3個品系栝樓果皮具有不同的芳香類化合物。

4討論

紅外光譜技術具有宏觀、無損、快速、特征性強以及取樣量小等特點。每種化合物都有其特征的紅外光譜，由于不同藥材所含的化學成分不同，在紅外光區分子振動的特征吸收峰位置、峰形和峰強也不同，因此紅外光譜具有“指紋”特征。中藥中各種化學成分只要在質和量方面相對穩定，并且樣品處理方法按統一要求進行，中藥材的紅外光譜就具有客觀性和可重復性。近年來紅外光譜已被應用于藥材真偽鑒別、道地性識別和指紋圖譜制定等領域。

對一些活性成分不明確的藥材，可以其提取物含量作為衡量藥材質量的依據之一。我們通過紅外光譜三級宏觀指紋鑒定的方法對3個品系栝樓果皮水提取物進行對比分析，從宏觀上比較植物組成上的差異，為化學成分的微觀分析提供依據。

研究結果顯示，從一維紅外光譜和二階導數紅外光譜中，可以看到3個品系栝樓果皮水提取物的紅外光譜圖整體峰形比較相似，但部分吸收峰的峰形、峰位和峰強有細微差別，這可能與各樣品所含成分的含量不同有關；3個品系栝樓果皮水提取物的二維相關紅外光譜譜圖差別明顯，三者的自動峰數量不同，部分吸收峰峰強差異明顯,該研究結果為瓜蔞皮藥材鑒定提供了依據。我們認為紅外光譜三級鑒定可以有效、快速地鑒別3個品系栝樓果皮。

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DOI:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.03.001

收稿日期：2015-05-14

基金項目：山東省科技發展計劃(2008GG2NS02022)；山東省農業良種工程(2009LZ01-03)；濟南市科技局高校院所自主創新項目(200906028)；濱州醫學院科研啟動基金(BY2014KYQD29)

作者簡介：于京平(1984-)，女，醫學博士，講師，研究方向為中藥資源及其質量控制。Email:yujingping69@163.com

中圖分類號：R284.1

文獻標識碼：A

文章編號：1002-4026(2016)03-0001-06

Three-step infrared macro-fingerprint identification of water extract in peels of three varieties ofTrichosantheskirilowiiMaxim. from Changqing

YU Jing-ping1,2, ZHANG Yong-qing2

(1. Binzhou Medical University, Yantai 264003, China;2. Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jinan 250355, China)

Abstract∶We analyze water soluble extract in peels of three varieties of Trichosanthes kirilowii Maxim. from Changqing with three-step infrared macro-fingerprint identification method. Experimental results show that form, frequency and strength of partial absorption peaks of general and secondary derivative infrared spectra exhibit certain distinctions. Obvious differences exist in the number, frequency and strength of automatic peaks of 2D-IR spectra. Three-step infrared macro-fingerprint identification method therefore can be rapidly and accurately applied to analysis and identification of peels of three varieties of Trichosanthes kirilowii Maxim.

Key words∶Trichosanthes kirilowii Maxim.; peel; water extract; three-step infrared macro-fingerprint identification method

【中藥與天然活性產物】