FT-IR结合相关系数法对不同产地艾叶挥发油的比较分析

赵玉丛,李利红

(河南牧业经济学院制药工程学院,河南 郑州 450046)

艾叶为菊科植物艾(Artemisia argyiLevl.Et Vant.)的干燥叶[1],有散寒止痛,温经止血的功效。艾叶主要含挥发油、黄酮类、萜类等成分,其中挥发油具有抗菌、抗病毒、镇咳平喘、祛痰、镇痛、抗癌等功效[2]。艾叶挥发油的化学成分较复杂,且由于环境和气候条件的差别,不同产地的艾叶成分也有着明显的差异[3],导致不同产地来源得到的艾叶挥发油质量不一。傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术在中药质量控制方面的应用已有较多报道[4-5],而有关艾叶挥发油的红外光谱鉴定则未见报道。本试验采用FT-IR技术对不同来源产地艾叶中的挥发油进行鉴别,该方法简单快速、准确可靠,可为艾叶挥发性成分的质量控制提供一定的参考。

1 仪器与试药

1.1 仪器 Spectrum100傅立叶变换红外光谱仪(Perkin-Elmer公司);挥发油提取器。

1.2 试药 溴化钾(光谱纯);无水硫酸钠(分析纯)。样品来源见表1,经鉴定品种来源符合《中国药典》有关药材项下的规定。

表1 艾叶药材样品

2 试验方法与结果

2.1 挥发油的提取 将干燥的艾叶粉碎后,取粉末500 g,按2015年版《中国药典》四部通则中挥发油测定方法提取,得到有特殊浓香气味的蓝绿色挥发油,无水硫酸钠干燥。

2.2 红外光谱测定方法 取溴化钾适量,置玛瑙乳钵中研细,用5 Ton的压力压成厚度约2 mm的空白透明薄片,对空白片进行背景扫描后,将约 50 μL样品挥发油滴于空白片上使形成均匀薄层,测定其红外光谱。仪器条件为:实验温度:25℃ ～31℃;湿度:50%～60%;光谱范围为4 000 cm-1～450 cm-1,扫描次数累加16次,分辨率为4 cm-1。

2.3 方法学考察

2.3.1 精密度试验 吸取同一挥发油样品按“2.2”项下方法,连续测定5次红外光谱,所得红外图谱相似度的RSD值为0.005%。表明仪器性能良好。

2.3.2 重复性试验 分别吸取与“2.3.1”项下同一挥发油样品6份,按“2.2”项下方法测定红外光谱,所得红外图谱相似度的 RSD值为0.03%。表明该方法的重复性好。

2.3.3 稳定性试验 吸取“2.3.1”项下同一挥发油样品,按“2.2”项下方法分别于 0、2、4、8、24 h 测定5次红外光谱,所得红外图谱相似度的RSD值为0.12%。表明供试液在24 h内稳定。

2.4 样品红外图谱的测定 取各样品挥发油按“2.2”项下方法分别测定其红外图谱。

2.4.1 艾叶挥发油的红外图谱解析 图1为1号样品挥发油的红外图谱。图2和图3分别为1号样品挥发油在3 177 cm-1～2 595 cm-1和1 832 cm-1～1 600 cm-1范围的二阶导数图谱。

图1 1号样品挥发油的红外图谱

如图所示:3 443 cm-1附近为O-H伸缩振动吸收峰,920 cm-1附近为O-H弯曲振动吸收峰,说明含醇类化合物;3 078 cm-1附近为=C-H的伸缩振动吸收峰,1 682 cm-1和1 643 cm-1为C=C伸缩振动吸收峰,909 cm-1、985 cm-1附近为=C-H弯曲振动吸收峰,以上说明有烯类化合物;2 961 cm-1附近为甲基C-H反对称伸缩振动吸收峰,2 871 cm-1附近为甲基C-H对称伸缩振动吸收峰,1 464 cm-1、1377 cm-1附近为C-H弯曲振动吸收峰,说明有CH3存在;2927 cm-1附近为亚甲基C-H反对称伸缩振动吸收峰,2853 cm-1附近为亚甲基C-H对称伸缩振动吸收峰,结合1 169 cm-1和723 cm-1处,说明含少量长链(CH2)n脂肪酸;1 737 cm-1、1 709 cm-1附近为羰基C=O伸缩振动吸收峰。

1 709 cm-1吸收峰说明有有醛或酮,2 726 cm-1吸收峰存在说明有醛基-CHO;1 738 cm-1附近为酯中C=O羰基的吸收峰,或有不饱和酸或酯;从二阶导数谱看存在1 745 cm-1和1 737 cm-1。

2个吸收峰,说明有不同的酯,1 773 cm-1和1 787 cm-1处的吸收峰说明有内酯的存在。1 000 cm-1～1709 cm-1吸收峰说明有有醛或酮,2 726 cm-1吸收峰存在说明有醛基-CHO;1 738 cm-1附近为酯中C=O羰基的吸收峰,或有不饱和酸或酯;从二阶导数谱看存在1745 cm-1和1737 cm-12个吸收峰,说明有不同的酯,1 773 cm-1和1 787 cm-1处的吸收峰说明有内酯的存在。1 000 cm-1～1 300 cm-1为C-O伸缩振动吸收峰,说明艾叶中挥发油多为含氧萜类化合物,香气浓郁。

图2 1号样品挥发油在3 177 cm-1～2 595 cm-1范围的二阶导数图谱

图3 1号样品挥发油在1 832 cm-1～1 600 cm-1范围的二阶导数图谱

以上光谱特征说明,艾叶挥发油中多含有醇类、烯类、醛酮类、酯类等化合物,与文献[3,6]中用GCMS方法分析艾叶中的挥发油所得的成分相一致。

2.4.2 不同艾叶挥发油样品的红外图谱比较 图4为不同艾叶挥发油样品的红外图谱。由图4可知,不同产地来源艾叶的挥发油图谱中吸收峰的强度、形状等有所差异,说明不同样品中具体成分的种类和含量有所不同,鉴于难以人为对其相似性高低进行客观区分以达到鉴别的目的,本试验借助于图谱间相关系数的计算。

图4 不同艾叶挥发油样品的红外图谱

以1号样为参照,以PerkinElmer公司的Compare软件计算其他各样品与参照品红外图谱的相关系数,结果如表2所示。由表2可看出,以1号样的相关系数为1.0000,5号样、6号样和3号样的相关系数均达到0.9500以上,以上4个艾叶样品的产地均来自于河南。4号样来自于甘肃陇南,其相关系数为0.9245低于0.9500。可以把0.9500作为相关系数阈值,相关系数在0.9500以上为河南产地的艾叶药材,0.9500以下为其他产地的艾叶药材。2号样品为艾花,其与参照品的相关系数为0.8894,表明花与叶中所含挥发油的成分相差较大,可将0.9000作为艾花与艾叶中所含挥发油的相关系数阈值进行鉴别。

3 结论

3.1 本试验提取了不同产地来源艾叶中的挥发油,采用FT-IR技术测定其红外光谱,经图谱解析确定艾叶挥发油中主要含有醇类、烯类、醛酮类、酯类等化合物,与文献中用GC-MS方法分析艾叶中挥发油所得成分相一致。

表2 不同艾叶挥发油红外图谱的相似度比较

3.2 采用相关系数法对不同产地来源艾叶中的挥发油成分进行归类,可将0.9500作为相关系数阈值以区分河南产地与其他产地,将0.9000作为相关系数阈值以区分艾叶和艾花不同的药用部位。

3.3 本试验表明,采用红外光谱结合计算机辅助比对软件技术,能够快速对艾叶中挥发油的质量进行鉴别,该方法为开发和综合利用艾叶提供了一些科学依据。但鉴于本试验的样本量太小,下一步需要收集足够量的具有代表性的药材样本,以确保该鉴别方法的客观真实。

参考文献:

[1] 国家药典委员会.中华人民共和国药典[S].四部.2015:203-204.

[2] 陈小露,梅全喜.艾叶化学成分研究进展[J].今日药学,2013,23(12):848-851.

[3] 梁欢,卢金清,戴艺,等.HS-SPME-GC-MS结合化学计量法对不同产地艾叶药材挥发性成分的比较分析[J].中国实验方剂学杂志,2014,20(18):85-90.

[4] 张桂芝,孟庆华.四种姜科中药挥发油的红外指纹图谱研究[J].现代中药研究与实践,2014,28(4):14-16.

[5] 王斌,任西杰,王燕,等.基于聚类、主成分和判别分析的海马醇提物红外指纹图谱研究[J].中国药学杂志,2013,48(4):253-258.

[6] 洪宗国,魏海胜,张令令,等.不同采集期艾叶挥发油含量和化学成分的研究[J].中南民族大学学报(自然科学版),2013,32(2):32-35.