溪黄草不同部位的红外光谱分析与评价

黄冬兰， 陈小康*， 徐永群， 陈 勇， 陈灶鑫

(1.韶关学院化学与环境工程学院，广东韶关512005;2.广东工业大学轻工化工学院，广东广州510090)

溪黄草Rabdosia serra(Maxim．)Hara为唇形科香茶菜属植物，民间习用草药，多用于清热利湿、凉血散瘀、治急性黄疸肝炎、急性胆囊炎等症，并为成药消炎利胆片、胆石通胶囊及复方胆通胶囊的原料之一。研究发现，溪黄草含有萜类、黄酮类、酚类、氨基酸等活性成分［1］。研究表明，溪黄草不同部位的有效成分的含有量差异显著，其中溪黄草叶中的总黄酮含有量明显高于溪黄草茎［2］，微量元素在溪黄草不同部位的含有量分布也存在明显的差别［3］。溪黄草不同部位化学成分含有量不同，药效也会有所不同，因此，建立溪黄草不同部位的有效成分的分析方法，对完善溪黄草质量评价体系具有重要的意义。采用傅里叶变换红外光谱法对中药进行分析，能够获得从宏观整体到微观局部的多层次信息，且分析过程快速、无损、简便，已被广泛地应用于中药的真伪、优劣鉴别，炮制和配伍规律等方面的研究［4-11］。本实验采用红外光谱、二阶导数红外光谱和二维相关红外光谱分析比较了溪黄草不同部位的红外指纹特征，为溪黄草药材的整体质量监控提供了新的方法。

1 实验部分

1.1 仪器 Spectrum One傅里叶变换红外光谱仪(美国，Perkin Elmer公司)，DTGS检测器，附带Spectrum光谱采集和处理软件;CKW-Ⅱ型程序升温仪 (北京市朝阳自动化仪表厂)。

1.2 实验方法 红外光谱用压片法通过透射方式采集，光谱分辨率4 cm－1，测量范围4000～400 cm－1，每个样品累计扫描16次。扫描时扣除H2O和CO2的干扰。控温范围为50～120℃，每隔10℃进行一次红外光谱扫描，升温速率为2℃/min。

1.3 样品来源与制备 溪黄草药材于2010年采自广东省韶关市翁源县;实验所用试剂均为分析纯。

将溪黄草全草、茎、叶分别于60℃干燥至恒定质量;粉碎，过100目标准筛;不同部位粉末各取1～2 mg，KBr压片法制样，扫描测定红外光谱图。

1.4 数据处理 二阶导数谱的获得采用Perkin Elmer公司Spectrum v 5.0.1操作软件，平滑点数为13。

二维相关红外光谱的获得采用清华大学分析中心红外光谱自行设计的二维相关分析软件。

2 结果与讨论

2.1 溪黄草药材不同部位的一维红外光谱分析从图1可以清楚看到，溪黄草的全草、茎和叶的红外谱图峰形状、峰位置均比较相似，但吸收峰的相对强度差异较大。根据表1和文献［4-10］对主要红外吸收峰进行指认和归属:3 373 cm－1为羟基O-H伸缩振动吸收峰，2 926 cm－1为亚甲基C-H反对称伸缩振动峰，1 733 cm－1为酯类物质中C=O伸缩振动峰，1 614、1 514及1 423 cm－1为木质素及其它芳香族化合物中苯环骨架伸缩振动吸收峰，1 247 cm－1为酯类物质中 C-O伸缩振动峰，而1 159、1 055、1 035 cm－1等则为糖苷类的C-O的伸缩振动峰。以上的光谱特征综合反映出溪黄草中化学成分的多样性和复杂性，含有酯类、木质素、芳香类和糖苷类等物质。

图1 溪黄草不同部位的红外光谱图Fig.1 FTIR spectra of different parts of Rabdosia serra(M axim．)Hara

以溪黄草全草的红外谱图为参考，利用Spectrum v 5.02软件的compare功能计算三者与茎的相似系数分别为1.000 0、0.971 5、0.929 9，说明全草和茎的相似度较高，而叶与前二者的差别较大。从图1可以看到全草和茎在1 734 cm－1(C=O)和1 247 cm－1(C-O-C)附近的吸收峰较强且明显高于叶，这说明全草和茎中酯类物质含有量较丰富，而叶中酯类物质含有量较低。叶的谱图中整个峰形都较为圆钝，峰的重叠较严重，其在1 644 cm－1处的有明显的黄酮类物质的共轭羰基的伸缩振动峰，而全草、茎的该特征峰不明显，因此可判断溪黄草叶中含有大量的黄酮类物质，而全草和茎中的黄酮类含有量较低，这与文献［2］的结论是一致的。观察1 614、1 514及1 423 cm－1处木质素及其它芳香族化合物的特征峰发现，全草和茎中含有大量的木质素及其它芳香族化合物，三者木质素及其它芳香族化合物的相对含有量由高到低依次为茎＞全草 ＞叶。对比全草、茎和叶1 200～900 cm－1范围内糖苷类特征峰的相对峰强度可看出，全草、茎和叶的糖苷类物质的相对含有量由高到低依次为茎＞全草＞叶。根据以上分析可知，溪黄草不同部位主体成分相似，但各类物质的相对含有量差别较大，其中溪黄草茎和全草中富含木质素、芳香族化合物和糖苷类物质，叶中富含黄酮类物质。

表1 溪黄草主要红外吸收峰及其指认Tab.1 The assignments ofmain IR absorption peaks of Rabdosia serra(M axim．)Hara

2.2 溪黄草药材不同部位的二阶导数红外光谱分析 二阶导数红外光谱可以在一定程度上剥离谱图的重叠峰，减少谱图的叠加，提高谱图的分辨率，因而可提供更多的信息［12］。图2为溪黄草全草、茎和叶在1 800～800 cm－1波数范围内的二阶导数谱，从图2可以看到在1 800～1 300 cm－1全草、茎和叶整体峰形比较相似，其中1 745 cm－1附近的特征峰为酯羰基的C=O伸缩振动峰，1 592、1 511和1 468 cm－1附近的特征峰为木质素和芳香类物质的振动峰，结合1 200～900 cm－1范围内的C-O吸收峰进一步说明了三者共有成分为酯类物质、木质素、芳香类物质和糖苷类物质。仔细观察图2可见溪黄草叶在1 659 cm－1(C=O)附近的吸收峰相对峰强度明显高于茎 (1 660 cm－1)和全草(1 659 cm－1)，且其1 545 cm－1和1 500 cm－1两峰与1 511 cm－1峰的相对峰强度比明显高于全草和叶，结合苯环骨架振动峰和1 200～900 cm－1波数范围内C-O吸收峰说明叶中黄酮类成分含有量高于茎和全草。二阶导数谱分析进一步佐证了溪黄草茎、全草中的木质素、芳香族化合物和糖苷类物质含有量高于溪黄草叶，而溪黄草叶中的黄酮类物质含有量高于茎和全草。

图2 溪黄草不同部位的二阶导数红外光谱图Fig.2 Second derivative infrared spectra of different parts of Rabdosia serra(Maxim．)Hara

2.3 溪黄草药材不同部位的二维相关红外光谱分析 二维相关红外光谱对重叠信号有很强的分辨能力，因此可获得常规红外光谱和二阶导数红外光谱所不能获得的新信息。本实验以热为微扰，所得的二维相关红外光谱反映的是被测体系在升温过程中，各组分的有关基团对温度的敏感程度。

图3是溪黄草全草、茎、叶在1 750～1 240 cm－1区域内的二维相关红外光谱图。该区域的二维相关红外光谱主要包含C=O伸缩振动峰、芳香类物质的骨架振动峰及C-H弯曲振动峰等。如图3所示，溪黄草全草在此波数范围内出现1 734、1 643、1 599、1 560、1 460 cm－1等5个明显的自动峰;茎也出现了1 735、1 645、1 600、1 560、1 305 cm－1等5个明显的自动峰。其中1 735 cm－1为酯类成分的C=O振动峰，1 635 cm－1为黄酮类成分的的 C=O振动峰，1 599、1 560、1 460 cm－1附近为苯环的骨架振动峰，全草和茎的最强自动峰均是1 645 cm－1峰，说明溪黄草全草中黄酮类成分的C=O对温度最为敏感。叶在此波数范围内出现1 640、1 560、1 450 cm－1等3个明显自动峰，1 640 cm－1为黄酮类成分的的C=O振动峰，1 560、1 450 cm－1为苯环的骨架振动峰。二维相关红外光谱的分析结果说明溪黄草全草和茎的化学成分比较相似，两者共有酯类、黄酮类、芳香类等物质结构，而溪黄草叶中主要显示黄酮类物质的结构，这与一维和二阶导数谱的结果是一致的。

图3 溪黄草不同部位的二维相关红外光谱图和自动峰的曲线图 (1 750～1 240 cm－1)Fig.3 2D-IR spectra of different parts of Rabdosia serra(M axim．)Hara(1 750～1 240 cm－1)

图4是溪黄草全草、茎、叶在1 240～1 060 cm－1区域内的二维相关红外光谱图。该范围主要是糖苷类的C-O伸缩振动区域。此范围内全草、茎、叶的二维相关谱图中明显的自动峰均有5个，自动峰和交叉峰形成明显的5×5的矩阵，且最强自动峰均位于1 215 cm－1附近，但其它自动峰的峰形和相对强度差异显著，譬如叶的1 139、1 192 cm－1两自动峰的峰高与1 215 cm－1峰相当，而全草和茎的1 139、1 192 cm－1的峰高均明显低于1 215 cm－1峰。此外，叶1 069 cm－1处的相对峰强度均高于全草和茎。以上差异进一步说明溪黄草全草、茎、叶中的糖苷类等物质存在一定差异。

综上所述，高分辨率的二维相关红外光谱能明显地辨别溪黄草不同部位各有效成分分布的差异，可为溪黄草药材整体质量监控和评价提供一定的理论依据。

图4 溪黄草不同部位的二维相关红外光谱图和自动峰的曲线图 (1 240～1 060 cm－1)Fig.4 2D-IR spectra of different parts of Rabdosia serra(Maxim．)Hara(1 240～1 060 cm－1)

3 结论

采用基于一维红外光谱、二阶导数谱和二维相关光谱的红外三级鉴定法，研究了溪黄草全草、茎、叶的化学成分的共性和差异。研究表明，溪黄草全草、茎、叶中的共有成分为酯类、黄酮类、芳香类和糖苷类等，但三者各主体成分的相对含有量差异较大，其中溪黄草茎、全草中的木质素、芳香族化合物和糖苷类物质含有量高于溪黄草叶，而溪黄草叶中的黄酮类物质含有量高于茎和全草。因此，通过分析比较溪黄草不同部位的红外谱图，可以宏观整体地把握溪黄草不同部位的化学信息，从而为下一步的化学成分的微观分析提供参考。

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