天山花楸枝、葉、果實的紅外光譜特征分析

屯妮薩古麗·艾買提江, 常軍民, 李改茹

(新疆醫科大學藥學院, 烏魯木齊 830017)

關健詞：天山花楸; 傅里葉變換紅外光譜; 特征分析

天山花楸(SorbustianschanicaRupr.)為薔薇科花楸屬植物,灌木或小喬木,國內主要分布在新疆、青海及甘肅等地[1]。民間常以其嫩枝葉、莖皮入藥,味苦,具有清熱利肺、補脾生津之功效,主要用于哮喘、咳嗽、肺結核等疾病的治療。藥理學研究表明,天山花楸具有止咳化痰,潤肺清燥,擴張氣管平滑肌等功能[2-3]。天山花楸含有多種化學成分,如黃酮、苯丙素、氰苷、氨基酸、微量元素等[4-7]。天然藥物化學成分的分析法主要有化學法、光譜法、色譜法及聯用技術等,其中傅里葉變換紅外光譜技術信噪比和分辨率高,具有耗樣量少、操作簡便、快速等特點,目前已廣泛用于天然藥物所含化學成分類型分析[8-11]。本研究以傅里葉變換紅外光譜技術并結合二階導數光譜對天山花楸枝、葉、果實部位進行光譜掃描,分析不同部位所含化學成分的差異,現報道如下。

1 材料與方法

1.1 儀器IRTracer-100型傅里葉變換紅外光譜儀(日本島津公司);壓片機(英國Specac公司);DFY-X300型高效多功能粉碎機(溫州頂歷醫療器械有限公司);分樣篩(200目,上虞市五四建材儀器廠);AB135-S分析天平(d=0.01 mg,瑞士METTLER TOLEDO公司)。

1.2 試藥溴化鉀(光譜級,上海普邁生物科技有限公司)。

1.3 藥材天山花楸(SorbustianschanicaRupr.,批號:2019-08-02)購于呼圖壁林場,經新疆醫科大學的藥學院常軍民教授鑒定為天山花楸的枝、葉和果實。

1.4 方法

1.4.1 供試品的制備 分別取自然干燥的天山花楸枝、葉、果實適量,粉碎,過200目篩,備用。

1.4.2 紅外光譜的測定 取供試品粉末約2 mg,精密稱定,置瑪瑙研缽中,按照1∶100的比例加入KBr晶體,順時針研磨5 min。置粉末壓片機模具中,組合模具并壓片5 min,取出壓制成的透明片裝入樣品透射測定架,以溴化鉀作空白,每批樣品掃描20次,分辨率為4 cm-1,無校正模式,并選擇自動大氣背景扣除,每120 min采集1次背景,掃描范圍為4 000～400 cm-1。同步平滑處理,得到其二階導數譜。

1.5 數據處理使用Origin Pro軟件對天山花楸不同部位紅外光譜圖進行疊加,對其紅外光譜圖及其二階導數譜進行分析處理。

2 結果

2.1 吸濕水分的影響考察稱取粉碎后的天山花楸枝、葉、果實粉末各兩份,其中一份置于60℃烘箱中干燥2 h。按照“1.4.2”項下方法進行紅外光譜測定,比較干燥與未干燥的天山花楸枝、葉、果實的紅外吸收圖譜差異。結果表明干燥與未干燥的天山花楸紅外特征峰位相似度為95.0%(如圖1)。說明吸濕水分對天山花楸紅外吸收光譜特征無明顯影響,故本實驗對自然干燥的天山花楸枝、葉和果實紅外吸收光譜掃描前未再進一步干燥。

圖1 天山花楸未干燥(A)與干燥(B)紅外吸收光譜圖

2.2 天山花楸枝的紅外光譜分析稱取天山花楸粗枝與細枝的粉末,按照“1.4.2”項下方法進行紅外光譜測定,如圖2。結果表明,天山花楸粗枝與細枝均在～3 400 cm-1處出現O-H的伸縮振動吸收峰,在～2 920 cm-1和～1 440 cm-1出現了烷烴的C-H伸縮振動與面內彎曲振動,在～1 730 cm-1出現羧基的吸收峰,在～1 640 cm-1出現了羰基的吸收峰,～1 317 cm-1和～1 050 cm-1處為C-O的伸縮振動吸收峰,～780 cm-1處為取代苯C-H面外彎曲振動。

(Ⅰ)

2.3 天山花楸葉的紅外光譜分析稱取天山花楸葉的粉末,按照“1.4.2”項下方法進行紅外光譜測定。結果表明,天山花楸葉子在～1 250 cm-1出現脂類的C-O-C的伸縮振動的吸收峰,C-O的伸縮振動吸收峰出現在～1 070 cm-1處,在～2 920 cm-1和～1 400 cm-1出現烷烴的C-H伸縮振動和面內彎曲振動吸收峰,在～1730 cm-1出現羧基的吸收峰,在～1 640 cm-1發生了羰基的吸收峰,在～3 400 cm-1出現O-H的伸縮振動吸收峰,取代苯環C-H面外彎曲振動的吸收峰出現在～740 cm-1,見圖3(Ⅰ)。

(Ⅰ)

2.4 天山花楸果實的紅外光譜分析稱取天山花楸果實的粉末,按照“1.4.2”項下方法進行紅外光譜測定。結果表明,天山花楸果實在～810 cm-1出現取代苯環C-H面外彎曲振動的吸收峰,C-O的伸縮振動吸收峰值出現在～1 050 cm-1處,在～1 265 cm-1出現脂類的C-O-C的伸縮振動的吸收峰,在～1 730 cm-1出現羧基的吸收峰,在～1 610 cm-1出現羰基的吸收峰,在～2 920 cm-1和～1 400 cm-1出現了烷烴的C-H伸縮振動和面內彎曲振動吸收峰,在～3 400 cm-1出現O-H的伸縮振動吸收峰,見圖3(Ⅱ)。

2.5 天山花楸不同部位紅外光譜特征的差異比較按照“1.5”項下數據處理方法,將不同部位天山花楸的紅外吸收光譜圖進行疊加,得到天山花楸不同部位紅外光譜偏移堆積圖,如圖4(Ⅰ)所示。結果表明,天山花楸粗枝與細枝圖譜特征沒有較大差異;而天山花楸葉子和果實及與枝之間在指紋區表現出微小的差異,如表1所示。

表1 天山花楸不同部位紅外特征吸收峰

(Ⅰ)

2.6 天山花楸不同部位紅外光譜二階導數譜比較分析為了進一步考察天山花楸不同部位紅外吸收圖譜特征間的差異,將天山花楸不同部位紅外圖譜計算所得二階導數譜同法疊加,如圖4(Ⅱ)所示。其圖譜特征差異比較,如表2所示。

表2 天山花楸各部位二階導數圖譜特征差異分析

2.7 天山花楸不同部位所含化學成分推斷分析天山花楸粗枝與細枝特征吸收峰位相近,相同出峰位置處透光率也相近,表明其所含化合物的種類與含量相近,無明顯區別。不同部位均在～1 730 cm-1處均出峰,表明天山花楸不同部位中均含有氨基酸類化合物。在～1 640 cm-1均處出峰,說明不同部位天山花楸中含有黃酮類化合物。天山花楸葉子與果實均在～1 260 cm-1處出峰,表明葉子與果實中含有脂類化合物。通過比較天山花楸不同部位特征峰位處透光率的差異,推斷不同部位天山花楸中所含化合物的類別及含量差異,如圖5所示。

圖5 天山花楸不同部位化學成分推斷分析

結果表明,～1 070 cm-1處苷類化合物含量順序為:果實>葉>枝;～1 610 cm-1為羰基吸收峰,說明葉子中含有的總黃酮含量最多,果實最少,枝中的總黃酮含量介于二者之間。～1 260 cm-1處脂類化合物C-O-C吸收說明果實中脂類化合物總含量大于葉中脂類化合物總含量。～1 730 cm-1處羧基類化合物含量順序為:枝>果實>葉。

3 討論

天山花楸粗枝與細枝的紅外吸收光譜及其二階導數譜特征峰位無較大差異,但在黃酮、氨基酸及苷類等化合物含量上,細枝明顯高于粗枝,且枝中不含有脂類化合物。果實和葉的紅外光譜在特征區沒有太大差異,與枝相比也無顯著性差異,但在指紋區表現出一定的差異性,說明天山花楸不同部位主成分類型基本一致,只是在含量上略有差異。傅里葉變換紅外光譜技術能快速獲得天山花楸不同部位的紅外光譜圖,并對其所含化學成分進行歸類分析,本實驗為天山花楸的質量評價提供了一種簡便的方法。