紅花揮發油的紅外光譜鑒定與氣相色譜-質譜分析

王 媚，吳建華，史亞軍，郭東艷，白 鴿，賀 瑋

(陜西中醫藥大學藥學院，陜西 咸陽 712046)

紅花揮發油的紅外光譜鑒定與氣相色譜-質譜分析

王 媚，吳建華，史亞軍，郭東艷，白 鴿，賀 瑋

(陜西中醫藥大學藥學院，陜西 咸陽 712046)

用水蒸氣蒸餾法提取紅花揮發油，采用傅立葉變換紅外光譜法與氣相色譜-質譜法對紅花揮發油進行分析，用峰面積歸一化法計算各組分的相對含量。紅花對照藥材揮發油和3批次紅花揮發油的紅外光譜圖中，有18個共有峰；氣相色譜-質譜分離出26個化合物，鑒定了20種化學成分，主要含有醛酮類、烷烴類、醇和烯萜類等，其中的7種特征成分共約占揮發油總成分的78.83%～80.09%，其中棕櫚酸(palmitic acid)占16.29%～16.40%。紅花揮發油的化學成分復雜，紅外光譜法能準確地鑒別紅花，氣相色譜-質譜能以特征成分為指標精確地控制紅花的質量。

紅花；揮發油；傅立葉變換紅外光譜法(FTIR)；氣相色譜-質譜法(GC-MS)；特征成分

紅花為菊科草本植物紅花(Carthamus tinctoriusL.)的干燥花，具有活血通絡、祛瘀止痛功效，主要用于治療心腦血管、婦科方面等疾病[1]。現代藥理研究發現，紅花具有抑制血小板凝聚[2]、改善心腦血液循環[3]、抗炎[4]等功效。其主要有效成分為黃酮類、紅花苷類、紅花多糖和揮發油類[5-8]，而揮發油中主要成分為脂肪酸類、烯酮類、酚類等。紅花揮發油是某些復方中藥的有效成分，具有一定的抑菌作用[9-10]。紅花揮發性成分已有相關報道[11-13]，但其組成仍然不盡相同，即使同一種屬不同產地的紅花揮發油成分也有差異。作者采用水蒸氣蒸餾法提取紅花藥材中的揮發油成分，并用FTIR和GC-MS對紅花揮發油成分進行分析，為紅花的使用、銷售、質檢部門控制其質量提供科學依據。

1 實驗

1.1 樣品、試劑與儀器

紅花購自西安興盛德中藥飲片有限公司(產地：四川、河南，批號：20151109、20160217、20160219)。紅花對照藥材購于中國藥品生物制品檢定所(批號：120907-201111)。實驗中藥材樣品經陜西中醫大學藥學院胡本祥教授鑒定為菊科植物紅花的干燥花。

溴化鉀(天津科密歐，批號：2016319)，其它試劑均為分析純，水為娃哈哈純凈水。

TENSOR-27型傅立葉變換紅外光譜儀，德國布魯克；BT25S型電子天平，北京賽多利斯；769YP-15A型粉末壓片機，上海新諾；SHIMADZU GPC-GCMS型氣相色譜-質譜聯用儀，日本島津。

1.2 方法

1.2.1 紅花揮發油的提取

根據藥典揮發油的提取方法[14]，稱取紅花100 g，置于1 L燒瓶中，加水400 mL和數粒玻璃珠，連接揮發油測定器及回流冷凝管，保持微沸5 h。反應完成后得淡黃色揮發油。計算揮發油的產率。產物密封低溫保存。

1.2.2 FTIR測定

(1)樣品的制備

取適量溴化鉀于瑪瑙乳缽中，充分研磨成均勻細粉，轉移至模具中，加壓取出得空白薄片，立即放入樣品架，先對空白薄片進行背景掃描；再取制備好的紅花揮發油1滴滴于此薄片上，進行FTIR掃描。

(2)樣品測定及圖譜處理

設定紅外光譜儀掃描累加次數16次，分辨率為4 cm-1，在4 000～400 cm-1光譜范圍內測定樣品，并實時扣除H2O和CO2干擾；再進行基線校正、平滑等處理，得FTIR圖譜。

1.2.3 GC-MS測定

色譜柱：惰性前置柱(5 m×0.53 mm)。預柱：Rxi-5Sil MS(5 m×0.25 mm，0.25μm)；分析柱：Rxi-5Sil MS(25 m×0.25 mm，0.25μm)。

載氣高純氦氣(99.999%)，流量1 mL· min-1；進樣口溫度260 ℃，色譜柱初始溫度50 ℃，保持2 min，以4 ℃·min-1升至260 ℃，保持15 min；分流比50∶1；進樣量1μL。

電離方式(EI源)：離子源溫度 230 ℃ ；電子能量 70 eV ；傳輸線溫度 270 ℃ ；掃描質量范圍 30～550 amu；所得質譜圖經NIST-2014質譜庫檢索，得各化合物的英文名、保留時間、分子式等信息，用峰面積歸一化法計算各成分的相對含量。

2 結果與討論

2.1 紅花藥材中揮發油的含量

實驗結果顯示，3批次紅花藥材所得揮發油均為淡黃色液體，得油率分別為：2.1982%、2.0128%、2.1567%；對照藥材的得油率為2.2031%。

2.2 紅花揮發油的紅外光譜分析

3批次紅花揮發油和對照藥材揮發油的FTIR圖譜見圖1。

1.20151109批次 2.20160217批次 3.20160219批次 4.對照藥材

由圖1可知，對照藥材揮發油的FTIR圖譜與3 批次紅花揮發油FTIR圖譜基本相似，其中共有峰為18個，存在少數不同位置的相關峰。3批次紅花揮發油的主要特征峰在2 976 cm-1、2 928 cm-1、2 856 cm-1、1 962 cm-1、1 739 cm-1、1 638 cm-1、1 382 cm-1、1 077 cm-1處，與對照藥材揮發油主要特征峰在2 976 cm-1、2 928 cm-1、2 856 cm-1、1 962 cm-1、1 739 cm-1、1 638 cm-1、1 383 cm-1、1 077 cm-1處是一一對應的，其中3批次紅花揮發油FTIR圖譜在1 800～700 cm-1之間的特征峰位置有較小的差異，這可能與所購買的藥材來源不同有關[12]，不同產地不同批次藥材的質量有較大的差異；也可能與提取過程的控制有關[13]。

對FTIR圖譜進行二階求導，代表圖譜如圖2所示。

圖 2 紅花揮發油的二階導數FTIR圖譜

由圖2可知，導數FTIR圖譜具有指紋特征性，其吸收峰的特征性更強，特別是在2 928 cm-1、1 739 cm-1、1 382 cm-1、1 121 cm-1、978 cm-1、888 cm-1處表現出了明顯的紅花特征峰，且能檢測出在原始圖譜中看得不是很明顯的某些峰。進一步補充了紅花揮發油FTIR圖譜的指紋特征性。

參照文獻[15]，進一步比較了紅花與不同屬的大紅袍的FTIR光譜，雖然兩者不同屬，但是FTIR圖譜相似，共有的特征峰在2 928 cm-1、1 645 cm-1、1 077 cm-1處，大紅袍的特征峰在1 645 cm-1、1 440 cm-1、1 364 cm-1、1 083 cm-1、773 cm-1、642 cm-1處，紅花在978 cm-1、888 cm-1處的特征峰是大紅袍所沒有的，而大紅袍在1 440 cm-1、1 364 cm-1、1 252 cm-1處的特征峰是紅花沒有的，特別是在1 440 cm-1、1 364 cm-1處的峰形明顯，這表明該法鑒別紅花的專屬性較強。

2.3 紅花揮發油總離子流圖及主要成分分析

測定了3批次紅花揮發油的GC-MS總離子流圖，分離出26種化合物，結果見圖3。

以色譜峰面積歸一化法計算各成分的相對含量，經計算機 NIST-2014質譜庫檢索，結合人工解析其化學成分，以保留時間相對穩定、匹配度較高的準則確定了20種特征成分，結果見表1。

在揮發油的GC-MS圖譜中，其特征峰形成了獨特的指紋圖譜，被分離出來的化合物中含量較高的有7種，分別為：棕櫚酸(palmitic acid)(16.29%～16.40%)；3-甲基茚(3-methyl-1H-indene)(14.45%～14.56%)；亞麻酸(9,12,15-octadecatrienoic acid)(12.30%～12.46%)；6,10,14-三甲基-2-十五烷酮(6,10,14-trimethyl-2-pentadecanone)(11.75%～11.94%)；抗壞血酸(l-(+)-ascorbic acid 2,6-dihexadecanoate)(9.43%～9.82%)；氧化石竹烯(caryophyllene oxide)(7.60%～7.80%)；月桂酸(dodecanoic acid)(7.01%～7.11%)。這7種成分共占揮發性成分總量的78.83%～80.09%。揮發油中的多種化學成分都具有不同程度的生理活性，具有一定的使用價值。紅花揮發油具有促進凍傷組織修復的功能，可用于治療凍瘡[16]。

圖 3 紅花揮發油的GC-MS總離子流圖譜

表 1 3批次紅花揮發油成分分析結果

Tab.1 Analysis results of volatile oil constituents from Carthamus tinctorius L.

由表1可以看出，紅花揮發油的成分種類與文獻[13]報道的成分有一定差別，各成分的含量也存在一定差異。這可能與提取方法、選擇的色譜柱極性都有一定的關系；且不同產地不同批次的藥材質量本身就存在差異。但是幾種主要成分在文獻中都有出現，這為控制紅花的質量提供了一定的依據。

在中醫臨床用藥中，紅花常與桃仁等配伍使用，以增其療效。研究發現，配伍對其揮發油的化學成分均有一定的影響[17-18]。因此，在后續的研究中配伍變化是否是增效作用的物質基礎有一定的研究空間。

3 結論

采用水蒸氣蒸餾法提取紅花揮發油，用傅立葉變換紅外光譜法與氣相色譜-質譜法對紅花揮發油成分進行分析，用峰面積歸一化法計算各組分的相對含量。3批次紅花揮發油和對照藥材揮發油的紅外圖譜中，有18個共有峰；氣相色譜-質譜分離出26種化合物，鑒定了20種化學成分，主要含有醛酮類、烷烴類、醇和烯萜類等，其中的7種特征成分共占揮發油總成分的78.83%～80.09%，其中棕櫚酸(palmitic acid)占16.29%～16.40%。紅花揮發油的化學成分復雜，紅外光譜法能準確地鑒別紅花，氣相色譜-質譜能以特征成分為指標精確地控制紅花的質量。

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Analysis of Volatile Oil fromCarthamustinctoriusL. by Infrared Spectroscopy and Gas Chromatography-Mass Spectrometry

WANG Mei，WU Jian-hua，SHI Ya-jun，GUO Dong-yan，BAI Ge，HE Wei

(CollegeofPharmacy，ShaanxiUniversityofChineseMedicine，Xianyang712046,China)

VolatileoilofCarthamus tinctoriusL.wasextractedbysteamdistillationandanalyzedbyFouriertransforminfraredspectroscopy(FTIR)andgaschromatography-massspectrometry(GC-MS)，andtherelativecontentofeachcomponentwascalculatedbythenormalizationmethodofpeakarea.TheFTIRspectraofthreebatchesvolatileoilofCarthamus tinctoriusL.andreferencematerialsexhibitedmacroscopicfingerprintcharacters，with18relatedcharacteristicpeaks；26kindsofchemicalcompoundswereseparatedand20kindsofchemicalcomponentswereidentifiedbyGC-MS，mainlycontainingaldehydeketones，alkenes，alcoholsandiridoids.7kindsofcharacteristiccomponentsaccountedforabout78.83%～80.09%ofthetotalvolatileoil，inwhichpalmiticacidreachedabout16.29%～16.40%.VolatileoilofCarthamus tinctoriusL.hadcomplexconstituents，andCarthamus tinctoriusL.couldbeaccuratelyidentifiedbyFTIRanditsqualitycouldbecontrolledbyGC-MSthroughcharacteristicconstituentsasanindex.

Carthamus tinctoriusL.;volatileoil；Fouriertransforminfraredspectroscopy(FTIR);gaschromatography-massspectrometry(GC-MS);characteristiccomponents

陜西省教育廳項目(16JK1217)，陜西省教育廳重點實驗室項目(15JS024)，陜西省中藥制藥重點學科資助項目

2016-12-07

王媚(1984-)，女，陜西西安人，實驗師，研究方向：中藥成分分析，E-mail:282850387@qq.com。

10.3969/j.issn.1672-5425.2017.03.016

O657.63

A

1672-5425(2017)03-0066-05

王媚，吳建華，史亞軍，等.紅花揮發油的紅外光譜鑒定與氣相色譜-質譜分析[J].化學與生物工程，2017，34(3)：66-70.