薏苡仁及其伪品衰减全反射傅里叶变换红外光谱及傅里叶自去卷积的鉴别

杜倩，万茶艳，程存归

(1.浙江省金华市中心医院药剂科，金华 321000；2.浙江师范大学化学与生命科学学院，金华 321004)

薏苡仁及其伪品衰减全反射傅里叶变换红外光谱及傅里叶自去卷积的鉴别

杜倩1，万茶艳2，程存归2

(1.浙江省金华市中心医院药剂科，金华 321000；2.浙江师范大学化学与生命科学学院，金华 321004)

目的 建立快速鉴别及评价薏苡仁及其伪品草珠子和高梁米的方法。方法 采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)法测定及分析了薏苡仁、草珠子和高梁米的红外光谱，并运用傅里叶自去卷积(FSD)技术及聚类分析进行了进一步的分析。结果 薏苡仁、草珠子和高梁米的红外光谱吸收峰位、峰强有较大的区别。薏苡仁ATR-FTIR的重复实验结果显示重复性高，用1 745 cm-1的吸光度值作为计算标准，RSD为0.4%。采用聚类分析法对薏苡仁及其伪品样本的FTIR进行聚类分析，结果与形态分类结果完全一致。结论 可以使用ATR-FTIR应用于薏苡仁及其伪品草珠子和高梁米进行快速鉴别研究。

薏苡仁；伪品；衰减全反射傅里叶变换红外光谱；傅里叶自去卷积；聚类分析

薏苡仁又名薏仁、苡米、苡仁、土玉米、薏米、起实、薏珠子、草珠珠、回回米、米仁、六谷子等是常用中药，味甘淡，性微寒，具有利水消肿、健脾去湿、舒筋除痹、清热排脓等功效，为常用的利水渗湿药[1]。薏苡仁也是一种美容食品，常食可以保持人体皮肤光泽细腻，消除粉刺、斑雀、老年斑、妊娠斑、蝴蝶斑，对脱屑、痤疮、皲裂、皮肤粗糙等都有良好疗效。其伪品有同科属的草珠子及不同科属的高梁米等[2-3]。傅里叶变换红外光谱法能给出中药材所含复合体系物质丰富的结构信息，常用于中药材的鉴别[4-7]。常规的傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR)鉴定法一般采用溶剂提取后压片或直接采用压片法测定，制样时所加分散剂的量较难控制，且现有压片模具尚无法使每次压片厚度相同，而《中华人民共和国药典》对正品药材所含成分有一定规定，故中药鉴别受到限制。由于衰减全反射(attenuated total reflection，ATR)所采用的方法是反射光谱法，这样就可以直接、快速地进行植物中药材不同部位的比较，增加测定的准确性[8-10]。笔者以薏苡仁为材料，选择了同科同属不同种及同科不同属的两种伪品作为鉴别对象，利用傅立叶变换红外光谱仪，借助金刚石ATR直接、快速、准确地测定薏苡仁及其伪品的红外光谱，从光谱分析的角度以及利用傅里叶自去卷积技术对三者进行了区别鉴定，并结合聚类分析法对薏苡仁及伪品进一步进行分析，为快速鉴别薏苡仁及其伪品提供了一种新的鉴别方法。

1 仪器与材料

1.1 仪器 美国Thermo Fisher Scientific公司生产的NEXUS 670型傅里叶变换红外光谱仪，DTGS检测器，OMNIC ESP 5.1版智能操作软件，金刚石ATR，光谱范围650～4 000 cm-1，分辨率2 cm-1，扫描累加次数32次。

1.2 材料 薏苡仁为禾本科植物薏苡(Coixlacryma-jobiL.var.frumentacea Makino)的干燥成熟种仁；草珠子为禾本科植物草珠子(Coixlachrymal-jobiL.)的干燥成熟种仁；高粱米为禾本科植物高粱(SorghumvulgarePers.)的干燥成熟种仁。所有样品均由浙江省金华市食品药品检验所中药科提供，并经过浙江省金华市食品药品检验所李冰岚主任中药师及浙江师范大学生物系陈建华教授鉴定。

2 方法与结果

2.1 样品处理 所有样品采集得到后在室内干燥，再经过烘箱60 ℃干燥72 h，每种样品随机选择8粒，在玛瑙研钵上磨成细小均匀粉末，准确称取样品8.0 mg，待测。

2.2 ATR-FTIR测定方法 在采集数据前，按仪器测试要求把金刚石ATR附件水平放置于傅里叶变换红外光谱仪的样品仓中。把实验材料粉末置于金刚石与校正压力装置之间，接触面积固定不变，每次所用机械校正压力保持不变，分别测定各样品的衰减全反射傅里叶变换红外光谱(attenuated total reflection-Fourier transform infrared spectroscopy，ATR-FTIR)。每个样品测定前均对背景进行扫描，得到的红外光谱采用自动校正方法进行基线校正。

2.3 3种样品的IR分析 典型的薏苡仁、草珠子及高梁米的ATR-FTIR见图1～3。

从图1～3可以发现，三者均在约3 300 cm-1及1 000～1 200 cm-1之间出现了碳水化合物的强吸收峰，说明三者均含有较多的淀粉等碳水化合物。薏苡仁在3 058 cm-1出现了吸收，说明含有较多的末端烯烃类物质，而草珠子与高梁米则出现在3 008 cm-1，说明含有较多的非末端烯烃。1 745 cm-1三者均有吸收，说明均含有酯类物质，但相对含量则有所不同，若以碳水化合物的C-O键伸缩振动动强吸收约1 015 cm-1吸收峰作为比较标准，薏苡仁的I1745/I1015为0.302 5，草珠子I1745/I1015为0.481 8，高梁米I1745/I1015为0.081 5。若以碳碳双健的伸缩振动吸收峰作为比较的标准，酯羰基伸缩振动吸收峰吸光度与碳碳双健的伸缩振动吸收峰吸光度的比值则分别为：薏苡仁I1745/I1644为1.000 0；草珠子I1745/I1652为2.392 9；高梁米I1745/I1646为0.395 8。从这两组数据可以看出，薏苡仁、草珠子、高梁米的IR存在较大差异。

2.4 傅里叶自去卷积(Fourier self-deconvolution，FSD)分析 FSD是一种傅里叶变换的重叠峰的分峰技术，能够使FTIR图谱中的吸收峰形变窄、吸收峰的位置及吸收峰面积不发生变化等特点。笔者采用FSD分析法对薏苡仁、草珠子及高梁米的ATR-FTIR进行进一步的分析。考虑到薏苡仁、草珠子及高梁米在2 000～4 000 cm-1区域的吸收峰主要是OH、NH2、饱和与不饱和C-H键的吸收峰。由于三者均为种子类样品，最高含量的化学成分均为淀粉，因此笔者对650～2 000 cm-1区域进行FSD分析。当选择增强因子为3.6，带宽因子为50.6时，对薏苡仁、草珠子及高梁米的ATR-FTIR进行FSD变换后所得结果见图4。

从图4可以发现，薏苡仁、草珠子及高梁米在650～2 000 cm-1区域的ATR-FTIR经FSD转换后出现了较大的差异。是薏苡仁和草珠子所有吸收峰位都相同，说明两者含有相同的化学成分，但图1与图2的吸收峰强度又发现两者的吸收峰强有所不同，说明所含有的化学成分在量上有所差异，这可能与薏苡仁与草珠子为同科同属植物种子从而所含化学成分相近之故。高梁米与薏苡仁和草珠子在官能团吸收区域1 243～1 744 cm-1的FSD-FTIR吸收峰则完全不同，这与高梁米与薏苡仁和草珠子所含成分的官能团不同有关，但704～1 207 cm-1间的吸收峰又较为相似，这可能三者均含有较多相同的成分——淀粉之故。

2.5 薏苡仁ATR-FTIR的重复性实验 6个不同批次薏苡仁的红外光谱见图5。从吸收图谱上看，6个样品的ATR-FTIR非常相似。本文以酯羰基作为分析基础，用6个样品的酯羰基伸缩振动吸收峰1 745 cm-1的吸光度值作为计算标准，RSD为0.004，说明6个不同批次的薏苡仁的红外光谱测定的重复性非常好。

2.6 聚类分析 每种样品随机选择10个样本的FTIR进行聚类分析，在3种样品共30个样本的FTIR图上，记录具有较为明显吸收的吸收峰及相对应的吸光度，考虑到3 600～4 000 cm-1范围有较多的噪音，因此选择在650～3 600 cm-1区域进行选择数据。以30个样本为分析对象，每个样本选取15个数据构建数据矩阵，应用相似度聚类分析法得到表征30个样本系统关系的树系图(图6)。

从图6中可以看出，30个样品代表3种物质，图中将30个样品分成了两大类，即薏苡仁和草珠子为一大类，高梁米为一大类，这从它们为同科两个属得到了印证。而薏苡仁和草珠子大类又分成了两小类，分别为薏苡仁和草珠子，同样也验证了它们为同属不同品种的植物形态学分类结果。由此可见，对于同科属的薏苡仁和草珠子及不同属的高梁米的FTIR，其聚类分析结果与形态分类结果完全一致。

样品1～10：薏苡仁；样品11～20：草珠子；样品21～30：高梁米

图6 薏苡仁及其伪品的聚类分析

3 讨论

采用ATR-FTIR法可以直接快速地测定植物中药样品的红外光谱，金刚石衰减全反射FTIR测定法不需对样品进行前处理，只需对样品进行粉碎即可。由于金刚石衰减全反射傅里叶变换红外光谱所用方法的特殊性，只要保持每次测定时样品粒径保持一致，重复性效果则会非常好。而进一步采用傅里叶自去卷积方法可以起到分峰的目的，使红外光谱分析结果更准确。采用聚类分析法对30个薏苡仁及伪品的傅里叶变换红外光谱进行聚类分析，结果与形态分类结果完全一致。采用这种分析测定方法可以避免经验鉴定人为因素的干扰和其他鉴定方法的复杂性，具有简便、快速、准确等特点，有望成为中药质量分析的一种有效方法。

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DOI 10.3870/yydb.2015.01.028

2013-09-20

2013-11-01

杜倩(1987-)，女，浙江金华人，药师，学士，研究方向：医院药品质量分析。电话：(0)13857995883，E-mail：duqian8713@163.com。

R282.71；R927

B

1004-0781(2015)01-0104-04