黄山贡菊不同部位的红外光谱分析

张燕飞，徐芸芸，鲍智君，魏威，徐庆东

(黄山学院信息工程学院，安徽黄山245041)

黄山贡菊不同部位的红外光谱分析

张燕飞，徐芸芸，鲍智君，魏威，徐庆东

(黄山学院信息工程学院，安徽黄山245041)

采用傅立叶变换红外光谱技术对黄山贡菊花瓣、花萼、茎和叶4个部位的红外光谱及二阶导数谱进行分析与评价，结果表明黄山贡菊的红外光谱和二阶导数谱图特征峰差异明显。红外光谱显示黄山贡菊花瓣、花萼、茎、叶共有的成分主要有挥发油、黄酮类、脂肪类和糖苷类，但是4个部位的成分含量有明显的差别。二阶导数谱图证实各部位主要成分的差异较大，茎中的挥发油含量明显多于其他部位，花瓣和花萼中的黄酮类含量较多，并且花瓣中的多糖与其他部分差异较大。因此，二阶导数光谱为黄山贡菊不同部位的成分差异分析提供了快速、有效的方法。

黄山贡菊；不同部位；红外光谱；二阶导数谱；双指标法

1 前言

贡菊生长环境较为特殊，对于海拔的要求较高，主要盛产于黄山市（原徽州地区）的绩溪、休宁、黟县、歙县等地，又称为黄山贡菊或徽州贡菊。黄山贡菊形态优美，香味馥郁，无论是饮用还是药用都负有盛名，因此被国人称作“民族瑰宝”、“菊中之冠”[1]。自古以来，黄山贡菊以其独特的药用价值而被人们所广泛关注[2]。随着药学技术的不断发展，针对贡菊的研究工作也逐渐展开，已经证实了其富含绿原酸、挥发油、黄酮类以及氨基酸等成分[3，4]。在肝虚目暗、发热头痛、风热感冒、痉挛抽搐等方面的药用价值[5，6]。

不同部位因其所含的成分不同，其药用价值也各不相同。确定不同成分中的主要官能团有助于了解组分分子的组成。红外光谱技术是一种较为常见的工具，即利用未知物红外光谱吸收峰的情况来对分子构造、分子基团情况展开推断的傅里叶变换红外光谱。重复性较佳、波数较为准确、灵敏度较高是这项技术的突出优势所在，这项技术可以用于纳米级样品的分析与鉴定工作。从客观上来讲，所有样品都可以使用红外光谱来进行分析。尤其适用于粮食、有机物、各种矿物等的分析[7-9]。红外光谱仪广泛应用于对化合物的鉴定、位置化合物的架构分析、相变、结构瞬变关系、化合物定量分析、晶变、材料拉伸、化合反应动力学等领域的分析工作。研究各种菊花的文章有很多，但是对黄山贡菊各部位的不同成分的研究很少。本实验采用红外光谱、二阶导数、相关性分析对黄山贡菊4个不同部位的化学成分含量差异进行研究，为黄山贡菊的综合开发利用提供了基础研究资料。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

仪器：天津市港东科技发展股份有限公司的FTIR-850红外光谱仪(技术指标：光谱范围7800～350cm-1、分辨率0.5cm-1、扫描累加次数32次、波数精度0.01cm-1)、DF-4压片机、HW-3A温控红外烘箱、GZX-9030MBE电热鼓风干燥箱。

溴化钾（分析纯），去离子水，样品。

黄山贡菊购于安徽省黄山市歙县北岸镇。

2.2 样品制备

样品制备：将花瓣、花萼、茎、叶样品放入干燥箱，将干燥箱温度调至50℃干燥48小时后取出，将不同材料分别放入研钵中研磨粉碎，放入100目标准筛进行筛选，获得样品备用。

2.3 实验方法与数据处理

红外测试：各取花瓣、叶、花萼、茎3mg左右的粉末放到玛瑙研钵中，加入溴化钾200mg，在红外烤灯下将样品研磨均匀，10个标准大气压压制10s得到样品压片。将样品片置于红外光谱仪中进行扫描测定，运行FTIR软件获得样品的一阶导数和二阶导数数据表，采用OriginLab公司的Origin8.5操作软件对数据进行处理分别获得各部位的一维红外光谱图和二阶导数光谱图。

2.4 精密度试验

取样品少许，按2.3实验方法连续测定5次，得其红外图谱并计算各图谱间的相关系数（r）及RSD。

3 结果与分析

3.1 黄山贡菊不同部位红外光谱分析

样品的精密度结果为r＞0.9978，RSD＜0.35%（n=5），表明本方法精密度较好。图1为黄山贡菊花瓣、花萼、茎、叶4个部位的红外光谱图，观察红外光谱图可以发现各部位具有不同的红外光谱特征。通过对照峰强情况能够得出如下结论，即贡菊的4个部位的主体成分是较为相似的。在对已有文献展开细致的分析与思考的基础上[10,11]，红外光谱显示黄山贡菊花瓣、花萼、茎、叶共有的成分主要有挥发油、黄酮类、脂肪类和糖苷类。对照表1来进行红外吸收峰的指认归属工作，共有较强吸收峰振动情况为：酯类物质中羰基的伸缩振动出现于～1730cm-1处，羟基伸缩振动出现在～3400cm-1附近，亚甲基的饱和碳氢伸缩振动出现于3000-2800cm-1附近，多糖的CH平面弯曲振动出现在～800cm-1附近，糖类的C-O伸缩振动出现于～1060cm-1附近。

图1 黄山贡菊花瓣、花萼、茎、叶的红外光谱图

在黄山贡菊的红外特征的指导下，对图1展开了区段划分。主要划分为区段一、区段二、区段三、区段四和区段五，分别处于（3450-3350cm-1）、（3000-2800cm-1）、（1800-1350cm-1）、（1300-1000cm-1）和（900-600cm-1）。（3450-3350cm-1）处归属为羟基与氨基的伸缩振动，受挥发油类特征的影响。（3000-2800cm-1）区段内归属为亚甲基的饱和碳氢伸缩振动特征峰，受黄酮类的影响。（1800-1350cm-1）区段出现两种振动峰，分别为伸缩振动峰以及C=C或芳环骨架的振动叠加峰，出现于～1730cm-1和1640cm-1，可以归属为多糖类以及苷类的红外吸收。（1300-1000cm-1）区段在～1060cm-1处出现了C-O伸缩振动峰。（900-600cm-1）区段多为碳水化合物的振动吸收峰，在～800cm-1处的吸收峰为多糖的C-H平面弯曲振动。黄山贡菊4个部位的主要红外吸收峰及其归属如表1所示。

表1 黄山贡菊4个部位的主要红外吸收峰及其指认

3.2 黄山贡菊不同部位二阶导数红外光谱分析

二阶导数光谱主要借助一阶导数光谱的再次求导而得到。二阶导数谱能够呈现出许多一次谱图中被覆盖的斜率变化特征。图2为黄山贡菊4个部位在3500-1800cm-1波段的二阶导数谱图，在高分辨的二阶导数谱图中黄山贡菊不同部位的谱峰特征显著增多。该图可以明显分为两组，一组是花萼及花瓣，这两者的二阶导数谱峰比较相似；另一组是茎与叶，它们的二阶导数谱图也较为相似。在2360cm-1处，两个小组的红外光谱没有明显的区别，但是在二阶导数谱图上两个小组存在明显差异，表明花萼及花瓣的化学组成较为接近。

图2 黄山贡菊花瓣（a）、花萼（b）、茎（c）、叶（d）3500-1800cm-1的二阶导数谱

对黄山贡菊4个部位在1800-600cm-1进行二阶导数光谱进行分析，如图3所示。黄山贡菊一维红外光谱图中的～1730cm-1附近的羰基的伸缩振动峰和在1640cm-1附近的芳环骨架（或C=C）振动吸收峰，在二阶导数谱中被分裂成1800-1350cm-1的吸收峰。这4个部位峰形状和相对强度存在差别，尤其是花萼及花瓣在二阶光谱的1800-1350cm-1处吸收较为相似，与茎、叶的谱图存在明显不同，表明贡菊4个部位中花瓣和花萼的醌类物质和芳香族化合物含量较茎叶高，在花瓣和花萼含有较多的总黄酮。

黄山贡菊一维红外光谱图中的1060cm-1附近归属C-O为伸缩振动主要分布，主要表征多糖成分以及苷类成分的红外吸收。二阶红外光谱图在1060cm-1附近的吸收峰更明显，其中花瓣的吸收峰较弱，表明其多糖和苷类成分较少。糖环的C-H振动峰出现于～800cm-1处，极性接近于醋酸乙醚成分的特征峰为～840cm-1处，而极性较大的多糖类成分的特征峰为～780cm-1。图3的二阶导数谱显示花瓣在～780cm-1、～840cm-1处的特征峰强于其他3个部位对应的特征峰，表明花瓣多糖的C-H振动较强，其多糖中的C-H含量与其他3个部位有较大区别。

图3 黄山贡菊花瓣（a）、花萼（b）、茎（c）、叶（d）1800-600cm-1的二阶导数谱

4 结论

通过黄山贡菊不同部位的红外光谱图和二阶导数谱图，研究了黄山贡菊花瓣、花萼、茎和叶4个不同部位化学成分的差异。红外光谱显示黄山贡菊花瓣、花萼、茎、叶共有的成分主要有挥发油、黄酮类、脂肪类和糖苷类。黄山贡菊的二阶导数谱反应出4个部位成分的不同，其中茎中的挥发油含量明显多于其他部位，花瓣和花萼中的黄酮类含量较多，并且花瓣中的多糖与其他部分差异较大。结果证明，二阶导数光谱图可以宏观地反映出黄山贡菊各部位主体成分的相关信息，为以后化学成分的精确分析提供了参考。

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[2]王婷婷,王少康,黄桂玲,等.菊花主要活性成分含量及其抗氧化活性测定[J].食品科学,2013,34(15):95-99.

[3]吕琳,秦民坚,吴刚,等.不同种源野菊及菊花的挥发油成分分析[J].植物资源与环境学报,2007,16(1):53-57.

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Infrared Spectrum Analysis of Different Parts of Florists Chrysanthemum

Zhang Yanfei,Xu Yunyun,Bao Zhiwei,Wei Wei,Xu Qingdong
(School of Information Engineering,Huangshan University,Huangshan 245041,China)

Infrared spectra and second-order derivative spectrum of florists chrysanthemum’s four parts including pedals,calyx,stem and leaves are studied and evaluated.The results show that the infrared spectra and second-order derivative spectra of different parts have obviously different characteristic peaks.The infrared spectra shows the common components of petals,calyx,stem and leaves are volatile oil,flavonoids,fat and glycosides;however,their composition content in the four parts is obviously different.The major components differences can be seen clearly by the second-order derivative spectrum,among which the volatile oil content in the stem is obvious higher than that in other parts;the flavonoids contents in petals and calyx are the most;and the polysaccharide content in petals is significantly different from that in other parts.It shows the second-order derivative spectrum provides a quick and effective way for analyzing the compositional difference among different parts of florists chrysanthemum.

florists chrysanthemum;different parts;infrared spectrum;second-order derivative spectrum;double-index method

O657.32；Q946

A

1672-447X(2017)05-0023-004

2017-08-19

安徽省教育厅自然科学研究项目（KJHS2015B14）；黄山学院自然科学研究项目（2015xkj003）；安徽省大学生创新创业训练计划项目（201610375043）

张燕飞（1977-），安徽歙县人，硕士，黄山学院信息工程学院讲师，研究方向为光信息工程。

责任编辑：胡德明