三种市售苦丁茶的红外光谱分析鉴定①

王超 伍贤学张群 黄炯 卞云花

(玉溪师范学院 资源环境学院 化学系,云南 玉溪 653100)

三种市售苦丁茶的红外光谱分析鉴定①

王超 伍贤学②张群 黄炯 卞云花

(玉溪师范学院 资源环境学院 化学系,云南 玉溪 653100)

苦丁茶;红外光谱;二阶导数红外光谱

对三种市售苦丁茶的红外光谱及二阶导数红外光谱进行了对比分析.结果显示,前两种苦丁茶红外光谱相似度达到99.7%,后者与前二者既有共有的特征吸收峰,在某些区域又表现出显著的差异,而二阶导数谱则表现出更高的分辨率.分析来看,两类苦丁茶共有的特征吸收源于其多酚类成分种类基本相同,而差异的产生则源于其糖类成分及皂苷成分的显著不同.对比分析的结果表明,红外光谱分析法是一种快速、简便、有效的不同种类苦丁茶的鉴定方法.

苦丁茶是我国一类具有苦味代茶饮料植物资源的总称.目前,被称为苦丁茶的植物涉12科、13属,至少30个种(含变种)[1].其中,最具代表性的是大叶苦丁茶和小叶苦丁茶两种,小叶苦丁茶又常常叫作青山绿水.大叶苦丁茶原植物以产于海南、广西等地的冬青科冬青属的苦丁茶冬青(Ilex kudin gcha C.J. Tseng)和大叶冬青(llex latifolia Thunb)为代表;小叶苦丁茶原植物则以产于四川、贵州、云南等地的木犀科女贞属的粗壮女贞(Ligustrum robustum)为代表[2].

苦丁茶作为我国南部及西南地区民间传统的药用植物,具有悠久的历史.文献表明,苦丁茶中既含有大量的多酚类、皂苷成分,也含有一定量的生物碱和黄酮类等生物活性成分,具有很好的抗氧化、降血压、降脂、抑菌等功效[3～5].在苦丁茶的药理功效方面,刘国民等认为,苦丁茶的药理功能大体相同,冬青科的降脂降压功能较好,女贞苦丁茶的抗菌消炎功效更强.另据文献报道,通过形态特征和生药性状的比较可对不同的苦丁茶原植物进行鉴别[6],但形态鉴定方法需要一定的分类学基础,生药性状由于观察材料的不同会有一定差异,因此需要建立一种快速、简便、有效的苦丁茶鉴别方法.

近年来,清华大学孙素琴课题组在将红外光谱应用于中药、食品等复杂体系的研究方面做了大量卓有成效的研究工作,逐步形成了一整套相关理论,证明了现代红外光谱技术作为一种简便易行、快速有效、绿色环保的分析技术在复杂样品分析中大有可为[7～9].本文结合文献研究结果,通过对三种市售苦丁茶直接进行红外光谱及二阶导数谱的对比分析,研究红外光谱法对不同种类苦丁茶的鉴别.

1 实验部分

样品本研究用三种苦丁茶(老家人牌一级苦丁茶、江人坊牌青山绿水苦丁茶、和兴牌一级苦丁茶)均采购于当地超市,三种苦丁茶均为内塑料封装、外纸盒包装.

实验过程与数据处理样品各取100 g,经80℃烘干24 h,粉碎过筛得200目苦丁茶粉末,于干燥器中保存备用.分别取上述苦丁茶粉末约2 mg与200 mg溴化钾在玛瑙研钵中,研磨均匀后放入压片模具中8 t压力保持2 min,然后将样品片固定在样品架,再放入红外光谱仪中测定.

采用Perkin-Elmer Frontier型傅里叶变换红外光谱仪(英国Perkin Elmer公司),DTGS检测器扫描获得红外谱图,光谱范围为4 000～400 cm-1,分辨率4 cm-1,扫描信号累加次数为32次,扫描时自动扣除水和二氧化碳的干扰,二阶导数谱取原始谱图的二阶导数获得.

2 结果与讨论

2.1 三种苦丁茶的红外光谱分析

根据图1直观对比三种苦丁茶的红外光谱图,比较容易看出A、B两谱图吸收峰的位置、形状和相对强度都非常相似,难以区分,而C谱图则与A、B两谱图明显不一样,主要差异体系在1 750～900 cm-1范围内的峰位和峰形上.

图1 三种市售苦丁茶的红外光谱(A老家人牌,B和兴牌,C江人坊牌)

具体来看,A、B两红外光谱具有如下几乎完全相同的吸收峰位:2 928、1 631、1 606、1 516、1 448、1 377(1 376)、1 263、1 204、1 160(1 159)及1 039 cm-1,Compare软件表明A、B两谱图的相似度达到99.7%.C红外光谱在1 606、1 515及1 448 cm-1处与A、B两谱具有共同的特征吸收峰位,但峰形存在明显差异.此组吸收峰归属于苦丁茶中的黄酮类和多酚类成分的芳香环骨架伸缩振动,峰形的差异反映了A、B两者和C之间存在化学物质差异.在2 932、1 635、1 374、1 268 cm-1等几处与A、B两谱的相应位置存在3～5个波数的差异.C谱还在1 153、1 111、1 080、1 026、1 016 cm-1处呈现出与A、B两谱明显不同的鸡冠状吸收峰,该区域A、B只有1 160及1 039 cm-1两个峰,此区域的吸收峰归属于苦丁茶多糖.另外,C在1 635 cm-1处吸收峰比1 606 cm-1处强,而A、B的情况则刚好相反.

上述红外光谱分析结果说明:A、B来自于同种苦丁茶原植物,属同一类苦丁茶,而C则来自于另一种苦丁茶原植物,属另一类苦丁茶;分析结果还说明两类苦丁茶所含茶多酚及黄酮类物质的种类很相似,2 930 cm-1及1 000 cm-1附近的差异说明两类苦丁茶中所含皂苷等物质的种类及数量都有显著不同.通过直接的红外光谱分析可对两类苦丁茶进行鉴别.

2.2 三种苦丁茶的二阶导数红外光谱分析

为了更进一步比较三种苦丁茶的异同,对它们的红外谱图进行了二阶导数处理.如图2所示,二阶导数谱提供了红外光谱的分辨率,一些原始谱图中的不明显的特征峰也显现出来.在3 000～2 850及1 800～400 cm-1范围内,A、B两种苦丁茶的二阶导数红外光谱仍然呈现出几乎完全一致的光谱特征.在3 000～2 850 cm-1区域,除了红外谱图中明显可见的2 852 cm-1处的吸收峰外,还出现了2 975、2 935、2 920 cm-1三处明显的吸收峰;在1 650～1 440 cm-1区域,除了红外光谱中明显可见的1 605、1 517、1 447 cm-1三处的吸收峰外,还可见1 632、1 586 cm-1两处吸收峰;另外,1 000 cm-1以下区域出现了980、834和784 cm-1三处明显的谱峰.对比发现,C谱的二阶导数谱在3 000～2 850 cm-1的饱和氢伸缩振动吸收区域呈现出更多的吸收峰,峰位也存在明显差异;C谱而在1 650～1 440 cm-1区域吸收峰归属于多酚类,呈现出与A、B两谱图较高的一致性;在1 200 cm-1以下,其谱图则与A、B谱图明显不同.1 650 cm-1以上的羰基吸收峰很弱,表明苦丁茶中黄酮类物质含量显著少于多酚类含量;1 650～1 440 cm-1范围以外区域的峰位、峰形及峰强说明两类苦丁茶在皂苷及多糖的种类及含量上均存在显著差异.二阶导数谱分析结果进一步说明A、B苦丁茶来源于同种植物,C则来源于另一种植物,三种苦丁茶分属于两类苦丁茶.根据二阶导数谱,可以更加容易地对两类苦丁茶进行鉴别.

图2 三种市售苦丁茶的二阶导数红外光谱(A老家人牌;B和兴牌;C江人坊牌)

综上所述,根据红外光谱及二阶导数红外光谱分析结果,再结合苦丁茶文献研究结论,可以初步推断本研究用的三种苦丁茶中,老家人及和兴牌苦丁茶属于文献所称的“大叶苦丁茶”,来源于冬青科植物;而江人坊牌青山绿水苦丁茶则属于文献所称的“小叶苦丁茶”,来源于木犀科女贞属植物.

3 结 论

本文对三种市售苦丁茶的红外光谱及二阶导数红外光谱进行分析研究,结果表明:老家人一级苦丁茶和和兴一级苦丁茶的来源于同种植物,江人坊青山绿水来自于另外一种植物,三种市售苦丁茶分属大叶苦丁茶和小叶苦丁茶两类,两类苦丁茶具有各自的红外光谱特征.两类苦丁茶含有共同的多酚类物质,黄酮类成分含量远远低于多酚类的含量;两类苦丁茶中的糖类及皂苷类成分的类别具有显著差异,以上研究结果与苦丁茶化学成分文献报道一致.本研究结果说明,红外光谱分析法是一种快速、简便、有效的苦丁茶种类鉴别方法.

[1]刘国民.中国木犀科代茶植物的多样性及开发状况[J].贵州科学,2003,Z1(1～2):69-77.

[2]李翔,王明强,曹兵.中国苦丁茶的产业现状及其标准探讨[J].食品工业科技,2010,31(9):378-381.

[3]刘瑾,丁平.冬青属药用植物资源、化学成分及药理作用研究进展[J].广州中医药大学学报,2008,25(3):277-280.

[4]Thuong P.T.,Su N.D.,Ngoc T.M.,et al.Antioxidant activity and principles of Vietnam bitter tea Ilex kudingcha [J].Food Chemistry,2009,113(1):139-145.

[5]Liu L.X.,Sun Y.,Laura T.,et al.Determination of polyphenolic content and antioxidant activity of kudingcha made from Ilex kudingcha C.J.Tseng[J].Food Chemistry,2009,112(1):35-41.

[6]谷婧,彭勇,许利嘉,等.苦丁茶商品的原植物调查与性状鉴别[J].中药材,2011,34(2):196-199.

[7]Suqin Sun,Jianbo Chen,Qun Zhou.Application of Mid-Infrared Spectroscopy in the Quality Control of Traditional Chinese Medicines[J].Planta Med.2010,76:1987-1996.

[8]Sun,S.Q.;Zhou,Q.;Chen,J.B.,Infrared Spectroscopy for Complex Mixtures[M].Chemical Industry Press:Beijing;2011.

[9]Changhua Xu,Yang Wang,Jianbo Chen.Infrared macro-fingerprint analysis-through-separation for holographic chemical characterization of herbal medicine[J].Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis,2013,74:298-307.

Analysis and Identification of Three Kinds of Commercially Available Broadleaf holly leaf by Fourier Transform Infrared Spectroscopy

WANG Chao WU Xianxue ZHANG Qun HUANG Jiong BIAN Yunhua
(College of Resources and Environment,Yuxi Normal University,Yuxi,Yunnan631500,China)

broadleaf holly leaf;FTIR;second derivative IR spectra

Three kinds of commercially available broadleaf holly leaf were analyzed and identified by Fourier transform infrared spectroscopy(FT-IR)and second derivative IR spectra.The similarity of IR spectra of broadleaf holly leaf between the first two brands was up to 99.7%.However,the IR spectrum of the third brand has visible difference from that of the other two in some range.The aforesaid IR absorption characteristic of the three brands was amplified obviously in second derivative IR spectra.The IR analysis result shows that the common absorption characteristics of the first two brands result from polyphenols they have in common and the difference comes from the difference in carbohydrates and saponin content. Infrared spectra analysis was proved to be a simple,quick and effective identification method for broadleaf holly leaf.

O657.3

A

1009-9506(2014)04-0022-04

2013年12月27日

云南省应用基础研究计划面上项目,项目编号:2007C231M;玉溪师范学院大学生创新实验项目,项目编号:2012B24.

②通信作者:伍贤学,硕士,讲师,研究方向:天然产物化学、分子光谱及应用.

王 超,研究方向:红外光谱分析鉴定.