长清产栝楼3个品系果皮水提取物红外光谱的三级鉴定

于京平　张永清

(1.滨州医学院，山东 烟台 264003；2.山东中医药大学，山东 济南 250355)



长清产栝楼3个品系果皮水提取物红外光谱的三级鉴定

于京平1,2张永清2

(1.滨州医学院，山东 烟台 264003；2.山东中医药大学，山东 济南 250355)

摘要：采用红外光谱三级鉴定法，对长清产3个品系栝楼果皮水提取物进行分析。实验结果表明，一维红外光谱和二阶导数红外光谱部分吸收峰的峰形、峰位和峰强具有一定的差异，二维相关谱中自动峰的峰数、峰位和峰强均有明显的区别。红外光谱三级鉴定法可以快速、准确地分析与鉴定3个品系栝楼果皮。

关键词：栝楼；果皮；水提取物；红外光谱三级鉴定法

瓜蒌皮为葫芦科植物栝楼TrichosantheskirilowiiMaxim.的干燥成熟果皮，可清热化痰、利气宽胸[1]。山东省济南市长清区是瓜蒌的道地产区，药材质量上乘。经过长期的自然选择、人工定向培育及外来种质的引进，长清栝楼的遗传特性发生了明显变异，形成了不同的种质[2-4]。近年来有学者对瓜蒌皮外部形态进行了详尽描述，但是由于性状相似，鉴别难度大。

研究表明，瓜蒌皮中分离鉴定到的化合物主要包括挥发油、多糖、黄酮和核苷等成分[5-6]。而中药发挥临床疗效是其所含物质群的整体作用的结果，而并非某单一的化学成分。只检测其中一种或几种指标成分并不能全面反映中药质量，因此急需一种快速、有效且可行的分析方法对中药提取物进行整体系统的分析。红外光谱的变化可以反映出中药这一混合物体系在化学成分上的差别，具有操作简便、稳定性好、测试速度快以及测试成本低等优势，已广泛应用于中药的质量控制及真伪鉴别[7-11]。本文采用红外光谱三级鉴定法，对长清产3个品系栝楼果皮水提取物进行了红外光谱特征研究，旨在为其鉴定和开发利用提供新方法。

1仪器与试药

1.1仪器

FT-IR红外光谱仪Spectrum One(美国Perkin-Elmer公司)，DTGS检测器，50-886型变温附件(Love Control公司)；Spectrum v3.02 操作软件(美国Perkin-Elmer公司)。

1.2试剂

溴化钾(光谱纯)(Aladdin 公司，批号：P116273)；蒸馏水。

1.3样品

所用样品瓜蒌皮采自济南市长清区马山镇北李村，经山东中医药大学张永清教授鉴定，确认为葫芦科栝楼属植物栝楼TrichosantheskirilowiiMaxim.。根据果皮形态特征分析，划分为Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号3个品系。3个品系植株果皮外观差异明显，见表1 ～2。

表1　3个品系栝楼果皮外观性状

表2　3个品系栝楼果皮性状特征及其变异程度

注：不同字母间表示有显著性差异(P<0.05)

2方法

2.1样品提取物的制备

分别取样品粉末，过4号筛，用10倍量蒸馏水50 ℃超声提取30 min(功率500 W，频率40 kHz)，提取两次，合并两次提取液，真空减压干燥，得到水提取物。

2.2样品提取物的测定方法

将水提取物粉末3 mg与溴化钾200 mg混合，烘干，研磨均匀压片，测得一维谱图。采用Spectrum for Windows软件的求导数功能，13点平滑，得红外二阶导数谱图。将溴化钾压片装入变温附件，通过程序控制从50 ℃逐步升温到120 ℃，每隔10 ℃采集一次红外光谱图；对采集的一系列动态光谱图分别进行基线校正；采用二维相关分析软件对所得的系列谱图进行处理，得到不同波段的二维相关红外光谱图。

2.3方法学考察

2.3.1精密度实验

取品系Ⅰ瓜蒌皮样品，按照 2.1 项下方法制备样品提取物，按照 2.2 项下方法连续测定5次，用COMPARE计算相似度，测得相似度均大于0.999 0，相对标准偏差 为0.01%，表明仪器精密度良好。

2.3.2重复性实验

取品系Ⅰ瓜蒌皮样品5 份，按照2.1 项下方法制备样品提取物，按照 2. 2项下方法将样品水提取物粉末与溴化钾混合压片测定，用COMPARE计算相似度，测得相似度均大于 0.989 0，相对标准偏差为 0.42%，表明方法重复性良好。

3结果

3.13个品系栝楼果皮水提取物一维红外光谱谱图比较

以品系Ⅰ为标准，采用COMPARE比对软件比较了3个品系栝楼果皮水提取物4 000～400 cm-1波段指纹区的一维红外谱图，得到3个品系的相关系数依次为：1.000 0、0.990 1、0.969 9，见图1。红外谱图整体比较相似，我们推测3个品系栝楼果皮水提取物的主要化学成分类似。

图1　3个品系栝楼果皮水提取物一维红外光谱谱图Fig.1　 FTIR spectra of the water soluble extracts in the peels of the three varieties of Trichosanthes kirilowii Maxim.

由图1可以看出，三者在3 358、3 359、3 354 cm-1处各有宽而强的吸收峰，分析其为缔合-OH伸缩振动或者N—H伸缩振动；2 933 cm-1处出现较强而尖锐的吸收峰，归属为-CH2反称伸缩振动；1 607 cm-1附近的吸收峰归属为N—H的剪式振动或者C=O伸缩振动；1 400 cm-1附近的吸收峰归属为-CH2的剪式振动；1 080 cm-1处吸收峰归属为环醚的反称伸缩振动；882 ～537 cm-1归属为-CH2的弯曲振动；778 cm-1附近为极性较大的多糖类成分的特征峰。

3.23个品系栝楼果皮水提取物二阶导数谱图比较

图2为3个品系栝楼果皮水提取物的二阶导数红外光谱(1850～ 800 cm-1)。

图2　3个品系栝楼果皮水提取物二阶导数红外光谱谱图Fig.2　Second derivative spectra of the water soluble extracts in the peels of the three varieties of Trichosanthes kirilowii Maxim.

由图2中可以看出，在高分辨的二阶导数谱中谱峰特征均明显增多，指纹特征放大。

品系Ⅲ 于1 780 cm-1处有明显吸收峰，其他两个品系此处无明显吸收峰。3个品系在1 400～1 650 cm-1波数范围内的峰形、峰位和相对峰强度存在一定差异，品系Ⅱ、品系Ⅲ于1 384 cm-1处有明显吸收峰，而品系Ⅰ吸收峰蓝移至1 465 cm-1处；品系Ⅱ于1 299 cm-1处有明显吸收峰，另外两个品系此处无明显吸收峰，说明3个品系栝楼果皮所含的芳香类化合物具有区别。3个品系在1 000～1 200 cm-1波数范围内的峰形、峰位和相对峰强度存在一定差异，三者在1 046 cm-1附近峰形差别较大，品系Ⅰ在1 011 cm-1处的相对峰强度明显低于其他两个品系，说明3个品系栝楼果皮所含的糖和糖苷类化合物具有区别。3.33个品系栝楼果皮水提取物二维相关红外光谱比较

不同的基团热敏感性不同，反映在二维相关红外光谱谱图中即为自动峰位置、峰数目或相对峰强的改变。二维相关红外光谱反映的是动态的特征，大大提高了图谱的表观分辨率及图谱的识别能力，相比常规红外光谱和二阶导数谱鉴别特征更明显。图3、图4所示分别为3个品系栝楼果皮水提取物1 375～800 cm-1、1375～1850 cm-1两个区域的同步二维平面相关图。

图3　3个品系栝楼果皮水提取物二维相关红外光谱谱图Fig.3　Two-dimensional infrared (2D-IR) correlation spectroscopy of the water soluble extracts in the peels of the three varieties of Trichosanthes kirilowii Maxim.

图4　3个品系栝楼果皮水提取物二维相关红外光谱谱图Fig.4　Two-dimensional infrared (2D-IR) correlation spectroscopy of the water soluble extracts in the peels of the three varieties of Trichosanthes kirilowii Maxim.

由图3可以看出，在1 375 ～800 cm-1区域内，3个品系栝楼果皮水提取物的二维相关谱中自动峰的峰数和峰位均有明显区别。3个品系自动峰数目分别为8、9、7，三者最高自动峰分别位于1 080、1 082、1 083 cm-1处；品系Ⅱ在865 cm-1处形成的交叉峰强高于其他两个品系，说明此吸收峰所对应的基团随着温度的升高变化较明显。根据以上差异，可以说明三者糖类基团均受温度的影响，进一步佐证了3个品系栝楼果皮具有不同的糖苷类化合物。

由图4可以看出，在1 850～1 375 cm-1区域内，3个品系栝楼果皮水提取物的二维相关谱中自动峰的峰数和峰位，均有明显区别。3个品系自动峰数目分别为6、6、5；三者最高自动峰分别位于1 573、1 567、1 575 cm-1处；3个品系在1 645 cm-1处的自动峰强度差别明显，由强到弱依次为品系Ⅰ、品系Ⅲ、品系Ⅱ。品系Ⅲ在1 645 、1 652 cm-1处出现明显双峰。三者在1 850～1 375 cm-1区域内的二维相关红外光谱的分析进一步佐证了3个品系栝楼果皮具有不同的芳香类化合物。

4讨论

红外光谱技术具有宏观、无损、快速、特征性强以及取样量小等特点。每种化合物都有其特征的红外光谱，由于不同药材所含的化学成分不同，在红外光区分子振动的特征吸收峰位置、峰形和峰强也不同，因此红外光谱具有“指纹”特征。中药中各种化学成分只要在质和量方面相对稳定，并且样品处理方法按统一要求进行，中药材的红外光谱就具有客观性和可重复性。近年来红外光谱已被应用于药材真伪鉴别、道地性识别和指纹图谱制定等领域。

对一些活性成分不明确的药材，可以其提取物含量作为衡量药材质量的依据之一。我们通过红外光谱三级宏观指纹鉴定的方法对3个品系栝楼果皮水提取物进行对比分析，从宏观上比较植物组成上的差异，为化学成分的微观分析提供依据。

研究结果显示，从一维红外光谱和二阶导数红外光谱中，可以看到3个品系栝楼果皮水提取物的红外光谱图整体峰形比较相似，但部分吸收峰的峰形、峰位和峰强有细微差别，这可能与各样品所含成分的含量不同有关；3个品系栝楼果皮水提取物的二维相关红外光谱谱图差别明显，三者的自动峰数量不同，部分吸收峰峰强差异明显,该研究结果为瓜蒌皮药材鉴定提供了依据。我们认为红外光谱三级鉴定可以有效、快速地鉴别3个品系栝楼果皮。

参考文献：

[1]国家药典委员会.中华人民共和国药典2010版一部[M].北京:中国医药科技出版社,2010:52,104-105.

[2]张洁,周立人,李德庆.栝楼遗传育种及种质鉴定的研究进展[J].安徽农业科学,2006,34(23):6223-6224.

[3]乐崇熙,冯学峰，黄璐琦，等.18种瓜蒌皮组织学研究[J].中国中药杂志,1999,24(11):646-650.

[4]孙稚颖,周凤琴.山东产瓜蒌不同农家品种的RAPD研究[J].中草药,2006,37(3):426-429.

[5]李爱峰,孙爱玲,柳仁民,等. 栝楼果皮化学成分研究[J]. 中药材,2014,37(3)0:428-431.

[6]李爱峰,孙爱玲,柳仁民,等. 栝楼果皮水溶性部位化学成分研究(英文)[J]. 中华中医药杂志,2014,29(11):3420-3423.

[7]孙素琴.红外光谱“指纹”快速识别中药[J].科学中国人,2003(7):41-43.

[8]卢丽萍,林励,黄爱华,等. 化橘红药材红外指纹图谱的研究[J].中药新药与临床药理，2011，22(3)：319- 323.

[9]武彦文,肖小河,孙素琴,等. 黄连不同提取物的红外光谱研究[J]. 光谱学与光谱分析,2009,29(1):93-96.

[10]崔洋洋,周凤琴,图雅,等. 碱蓬与盐地碱蓬红外光谱的三级鉴定[J]. 中华中医药学刊,2014,32(12):2849-2850.

[11]郭怡祯,孙素琴,王晶娟,等. 当归及其提取物的红外光谱鉴别[J]. 辽宁中医杂志,2015,42(10):1950-1952.

DOI:10.3976/j.issn.1002-4026.2016.03.001

收稿日期：2015-05-14

基金项目：山东省科技发展计划(2008GG2NS02022)；山东省农业良种工程(2009LZ01-03)；济南市科技局高校院所自主创新项目(200906028)；滨州医学院科研启动基金(BY2014KYQD29)

作者简介：于京平(1984-)，女，医学博士，讲师，研究方向为中药资源及其质量控制。Email:yujingping69@163.com

中图分类号：R284.1

文献标识码：A

文章编号：1002-4026(2016)03-0001-06

Three-step infrared macro-fingerprint identification of water extract in peels of three varieties ofTrichosantheskirilowiiMaxim. from Changqing

YU Jing-ping1,2, ZHANG Yong-qing2

(1. Binzhou Medical University, Yantai 264003, China;2. Shandong University of Traditional Chinese Medicine, Jinan 250355, China)

Abstract∶We analyze water soluble extract in peels of three varieties of Trichosanthes kirilowii Maxim. from Changqing with three-step infrared macro-fingerprint identification method. Experimental results show that form, frequency and strength of partial absorption peaks of general and secondary derivative infrared spectra exhibit certain distinctions. Obvious differences exist in the number, frequency and strength of automatic peaks of 2D-IR spectra. Three-step infrared macro-fingerprint identification method therefore can be rapidly and accurately applied to analysis and identification of peels of three varieties of Trichosanthes kirilowii Maxim.

Key words∶Trichosanthes kirilowii Maxim.; peel; water extract; three-step infrared macro-fingerprint identification method

【中药与天然活性产物】