不同產地香附炮制品的快速鑒別

喬 璐， 張 瑞， 趙博宇， 劉瑞娜， 韓盼盼,2， 周春亞,3， 張雨晴,4， 董誠明*

(1.河南中醫藥大學藥學院，河南 鄭州 450046；2.廣州中醫藥大學，廣東 廣州 510006；3. 江西中醫藥大學，江西 南昌 330004；4. 中國醫學科學院北京協和醫學院藥用植物研究所，北京 100193)

香附為莎草科植物莎草CyperusrotundusL.的干燥根莖，其性辛，味微苦、微甘，歸肝、脾、三焦經，為婦科要藥之一[1-2]，其中生香附上行胸膈，外達肌膚，多為解表劑；醋香附長于調經止痛、去積、疏肝理氣；酒香附可行氣通絡；四制香附擅長舒肝止痛、調氣血[3]。目前，關于香附的研究大多針對其藥理作用和化學成分[3-10]，但未涉及不同炮制品的質量評價。

紅外光譜以其快捷、安全性高、化學試劑消耗量少的特點，在中藥質量鑒定與評價領域應用廣泛[11-13]，同時結合主成分分析對原始變量進行降維，可在最大程度保留原始數據信息基礎上提取少數幾個變量線性組合成新的變量，即一個主成分來反映整體變量信息從而達到樣品分類的化學計量法[14-15]，如云南重樓不同炮制品鑒定[16]、三七產地快速鑒別[17]、不同產地鎖陽分類鑒別[18]、滇龍膽不同炮制品鑒別[19]、牛肝菌親緣研究等[20]。本實驗采集15個產地香附，制成醋香附、酒香附、四制香附，通過紅外光譜比較其差異光譜特征，主成分分析判別模型進行快速鑒別，旨在為該藥材質量評價提供數據支撐。

1 材料與方法

1.1 藥材 香附共15批，經河南中醫藥大學藥學院董誠明教授鑒定確為莎草科植物莎草CyperusrotundusL.的干燥根莖，產地見表1，參照2020年版《中國藥典》方法[21]炮制，具體見表2。

表1 香附產地

表2 香附炮制方法

1.2 儀器 INVENIOS型傅里葉變換紅外光譜儀(德國Bruker公司)；BX-2.5-10型數顯箱式電爐(上海柏欣儀器設備廠)；FA2004N型電子天平(上海民橋精密科學儀器有限公司)。

1.3 方法

1.3.1 紅外光譜儀參數 掃描范圍4 000～400 cm-1；掃描時間16 s；分辨率8 cm-1。每次掃描前先扣除CO2、H2O背景，再測量樣品峰值和吸光度，每個樣品重復3次。

1.3.2 背景窗片制備 取KBr 0.50 g，于紅外燈下研磨均勻，精密稱取0.10 g，填充于窗片模具中，壓片機在10 MPa壓力下壓制5 s，小心取出，即得，要求呈均勻透明片狀，完整無破損裂紋。

1.3.3 供試窗片制備 將各批樣品烘干至恒重，研磨成粉末，粒度控制在200目以下，分別取0.01 g，加入KBr粉末1.00 g，于紅外燈下在研缽中研磨均勻，精密稱取0.10 g填充到窗片模具中，壓片機在10 MPa的壓力下壓制5 s，輕輕取出，即得，要求呈均勻透明片狀，無破碎裂紋，共壓制5片。

1.4 數據處理 OMNIC 9.0軟件對原始光譜進行自動基線校正、縱坐標歸一化、21點平滑處理，得到香附樣品紅外譜圖，并進行Norris二階求導。ORIGIN 2019軟件繪制紅外譜圖和主成分分析三維圖。SPSS 26.0軟件進行主成分分析，設置特征值大于1為標準，建立主成分分析(PCA)模型。

2 結果

2.1 各批樣品紅外光譜 由圖1可知，各批樣品紅外光譜峰形基本相似，僅在3 500～2 500、1 700～500 cm-1區域內少數吸收峰在位置和強度上存在差異；在3 270、2 925、2 360、2 320、1 732、1 630、1 520、1 455、1 419、1 368、1 336、1 245、1 148、1 075、1 000、930、860、760、704 cm-1處有吸收，3 000、1 495、1 185、810 cm-1處有波谷；3 265 cm-1處為羥基(O-H)、氨基(N-H)的伸縮振動吸收峰，2 925 cm-1處為亞甲基(C-H)的伸縮振動吸收峰，2 360、2 320 cm-1處為碳碳三鍵(C≡C)和碳氮三鍵(C≡N)伸縮振動吸收峰，1 732 cm-1處為酯類羰基(C=O)的伸縮振動吸收峰，1 630 cm-1處為碳碳雙鍵(C=C)伸縮振動吸收峰，1 520 cm-1處為氨基(N-H)的彎曲振動吸收峰，1 455 cm-1處為甲基(C-H)的彎曲振動吸收峰，1 419 cm-1處為羧基(COO-)的伸縮振動吸收峰，1 368、1 336 cm-1處為甲基(C-H)的彎曲振動吸收峰；1 245、1 148、1 075、1 000、930、860、760、704 cm-1是指紋區。

圖1 各批樣品紅外譜圖Fig.1 Infrared spectra of different batches of samples

2.2 不同產地樣品紅外光譜 不同產地生品在3 275、2 925、1 639、1 419、1 365、1 245、1 148、1 000、857 cm-1處均有吸收，僅在峰位和峰強上稍有偏差，而在2 400～1 200 cm-1處存在較大差異，見圖2。再對差異較大的范圍進行分別一階、二階求導[16]，發現二階求導后各樣品之間的差異性更明顯，見圖3，其中在2 187、2 114、2 058、1 995、1 730、1 454、1 370、1 245、1 153、1 084 cm-1均有吸收，僅在強度上存在細微差異；在2 390、2 301 cm-1處除河北、安國、大別山、安徽產樣品外均有吸收；所有樣品在2 258、2 213 cm-1處均有類雙駝峰的波谷存在，但河北、安國產樣品僅在2 213 cm-1處有一微波谷，安徽在此處較平緩；僅河北、安國、大別山產樣品在2 360 cm-1處有吸收；亳州、海南、吉林、廣東2、安徽產樣品在1 640 cm-1處有吸收，其余產地(除山東外)樣品均在1 610 cm-1處有吸收，河南2、云南產樣品在此處吸收較弱，山東產樣品在此處較平緩；僅吉林在1 420 cm-1處有COO-伸縮吸收，其余產地樣品均在1 454 cm-1處有(甲基C-H)單峰吸收，在1 370、1 325 cm-1處有(甲基C-H)雙峰吸收。綜上所述，在2 400～2 240 cm-1處，河北、安國、安徽、大別山產樣品與其他產地樣品差異較大；在1 640～1 608 cm-1處，僅亳州、海南、廣東、安徽產樣品較相似，而山東產樣品與其他產地樣品差異較大；在1 420～1 320 cm-1處，吉林產樣品與其他產地樣品差異較大。

圖2 不同產地樣品紅外譜圖Fig.2 Infrared spectra of samples from different producing areas

圖3 不同產地樣品二階譜圖Fig.3 Second order spectra of samples from different producing areas

2.3 炮制品(4號樣品制備)差異性分析

2.3.1 紅外譜圖 各炮制品在3 275、2 920、1 633 cm-1處均有吸收，峰位、峰強稍有偏移；在2 400～1 000 cm-1處峰形有較大變化，為放大差異，對其進行Norris二階求導，見圖4～5；在2 400～2 040 cm-1范圍內，酒制品在2 123、2 087、2 049 cm-1處有三峰吸收，醋制品、四制品僅在2 123、2 049 cm-1處有雙峰吸收，生品則偏移至2 118、2 061 cm-1處有雙吸收；在1 940～1 746 cm-1范圍內，所有樣品均在1 869、1 835、1 795 cm-1處有微弱吸收，生品僅在1 605 cm-1處有一單峰吸收；炮制品在1 553 cm-1處為單尖峰吸收，生品在此處為波谷；炮制品在1 129、1 096、1 060 cm-1處均為三波谷，生品僅在1 084 cm-1有吸收，在1 120、1 060 cm-1處有兩個波谷；醋制品、酒制品在1 024 cm-1處吸收，炮制品在1 018 cm-1處均有波谷存在，生品在此處則比較平緩。綜上所述，各炮制品之間的差異性主要在2 400～2 040、1 940～1 745、1 695～1 553、1 200～1 000 cm-1等處。

圖4 各炮制品紅外譜圖Fig.4 Infrared spectra of various processed products

圖5 各炮制品二階紅外譜圖Fig.5 Second-order spectra of various processed products

2.3.2 平均紅外譜圖 對各炮制品紅外譜圖進行平均處理，以更清楚地觀察其差異,見圖6，再對差異較大的2 400～ 1 000 cm-1進行二階求導，見圖7。在2 400～2 040 cm-1處，炮制品在2 371、2 317、2 228、2 045 cm-1處均尖峰吸收，生品僅在2 388、2 069 cm-1處有一鈍峰吸收；炮制品在2 097、2 069 cm-1處為雙波谷、生品僅在2 087 cm-1為單波谷；在1 941～1 763 cm-1處，生品幾乎無吸收，炮制品在此處有弱峰存在，此處為羰基吸收，推測為醛酮類成分；在1 695 cm-1處除四制品外，其余樣品波谷均較尖銳；炮制品在1 645、1 608 cm-1處有(C=C、C=N)雙峰吸收，可能是皂苷類成分；炮制品在1 206、1 417 cm-1處均有(COO-)單峰吸收，生品在此處較平緩；炮制品在1 125、1 098 cm-1處均為尖銳雙峰吸收；在1 111 cm-1為尖銳單峰吸收，生品僅在1 111 cm-1有一波谷。綜上所述，各炮制品差異主要在2 400～2 040、1 941～1 763、1 645、1 608、1 330 cm-1處，并且生品與炮制品之間的差異較大，而酒制品與四制品之間的差異較小。

圖6 各炮制品平均紅外譜圖Fig.6 Average infrared spectra of various processed products

圖7 香附各炮制品平均二階紅外譜圖Fig.7 Average second-order infrared spectra of various processed products

課題組前期研究表明，香附經醋制后揮發油含量降低，其中α-香附酮含量依次為酒制品>四制品>生品>醋制品[22]；但也有研究指出，醋制后α-香附酮溶出度、含量提高，具有抑制離體子宮肌收縮、解熱鎮痛作用，并且抗炎鎮痛活性強于生品、酒制品、四制品，生品也可能因此大多作為解表劑使用[3,23-26]。另外，醋香附中四甲氧基安息香醛、反茴香腦、十六烷酸完全消失，酸類含量降低，揮發油中烯類、酮類成分升高；醋香附、酒香附中皂苷含量升高[22]，使其疏肝行氣作用更強；7-甲氧基異黃酮、木犀草素具有一定的細胞毒性，可能是香附小毒的原因，而經炮制后可與某種成分相互作用來抵消其毒性，并且醇提的抑菌、行氣作用優于生品[25-26]。

2.4 主成分分析 本實驗分別采用二階求導后光譜峰位信息、原始光譜峰位置、峰強信息建模，發現二階求導后光譜峰位信息所建模型明顯更優，樣品之間的差異性增大，所提取主成分對原始變量信息的解釋度更高，故以其建立主成分分析模型[27]，結果見表3，再以前3個主成分PC1、PC2、PC3為坐標建立主成分分析三維圖，見圖8。由此可知，生品(黑色)與醋制品(紅色)、酒制品(藍色)、四制品(綠色)可完全區分；醋香附與酒香附可完全區分，因為兩者在炮制過程中所用輔料不同；四制香附在醋香附、酒香附中間位置，因為三者在炮制過程中所用輔料有重合，所含化學成分也相似，導致區別不顯著。

表3 各主成分特征值和累積貢獻率

圖8 主成分分析圖Fig.8 Diagram for principal component analysis

3 結論

采用紅外光譜結合化學計量法建立來實現對不同產地香附炮制品的快速鑒別，發現其差異成分可能為黃酮類、皂苷類、醇浸出物等，可為其質量評價提供新思路。