水冬瓜叶的生药学及其近红外快速鉴别技术研究∗

韩忠耀 王传明 宋 伟 刘承贵

（黔南民族医学高等专科学校，贵州 都匀 558000）

水冬瓜叶来源于山茱萸科植物有齿鞘柄木[Toricellia Angulata Oliv.var.intermedia (Harms) Hu]的干燥叶，水冬瓜叶与水冬瓜根皮为山茱萸科植物有齿鞘柄木不同用药部位[1]，其植物体属于落叶小乔木。该药在贵州省分布较广，且野生药材资源丰富，在贵州省内的黔南、毕节、遵义、贵阳等地均产。

近年来，有关落叶小乔木山茱萸科植物有齿鞘柄木的研究，主要集中在其药用部位水冬瓜根皮的化学成分[2-5]、高效液相色谱指纹图谱研究[6-7]、药理作用[8-9]、工艺优化[10]、含量测定[11-12]、近红外快速检测[13]、病虫害种类及野生资源破坏情况调查[14]、质量标准提升研究[15]等方面。近红外光谱技术是近年来发展迅速且应用范围较广的新技术，检测时主要利用近红外光谱区与被检测物质有机分子中含氢基团（O—H、N—H、C—H）振动的合频和各级倍频的吸收区一致，通过扫描样品的近红外光谱，以得到样品中有机分子含氢基团的特征信息。由于其快速、绿色无污染、不破坏样品、高效等优点[16-18]，在林产工业[19]、中药材快速真伪鉴别与含量测定[20-21]、食品无损检测及掺杂[22-24]等均有广泛应用。徐燃等[25]针对湖北产山茱萸科植物有齿鞘柄木的药用部位根皮（大接骨丹）开展了生药学鉴定研究，而有关落叶小乔木水冬瓜叶的生药学研究及近红外光谱（NIR）快速真伪鉴别研究尚未见报道。

本研究以水冬瓜叶为研究对象，从性状、表皮细胞及显微鉴别特征对其进行研究，并利用近红外光谱法建立水冬瓜叶药材主成分分析（PCA）快速真伪定性鉴别模型，以期为更好地开发利用民族药落叶小乔木水冬瓜叶药材资源提供参考与依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验用水冬瓜叶、根皮及树皮药材为自采，采集地点为贵州省都匀杉木湖沟渠、长顺县、惠水县等地，经鉴定为山茱萸科植物有齿鞘柄木的叶、根皮与树皮。其中水冬瓜叶药材采集共48 批次（编号Y1～Y48），水冬瓜树皮（编号S1～S6）、根皮（编号G1～G6）分别采集6 批次。Y1～Y42 用于近红外建模，G1～G6 和S1～S6作为伪品验证用，Y43～Y48 作为正品验证用。样品采集信息见表1。

表1 药材采集信息表Tab.1 Information of collected medicinal materials

试剂：水合氯醛（武汉博莱特化工有限公司）、稀甘油（山东磊林商贸有限公司）、甲醇（天津科密欧化学试剂有限公司）等，以上试剂均为分析纯。

1.2 设备

试验主要设备与仪器：OLYMPUS CX31 光学显微镜成像显微系统，奥林巴斯有限公司；烘箱，型号：101-3AB型，天津市泰斯特仪器有限公司；高速粉碎机，型号：WK-1000A，潍坊市北方制药设备制造有限公司；药典筛，绍兴市上虞张兴纱筛厂；Luminar 5030型AOTF-NIR近红外光谱仪，主要部件包括光学部分、控制部分、电源适配器，软件包括SNAP!光谱处理软件，美国Brimrose公司；The Unscrambler化学计量学分析软件，挪威CAMO公司。

1.3 试验方法

1.3.1 性状鉴别

对水冬瓜叶新鲜植物体与干燥药材进行观察研究，描述其性状特征。

1.3.2 显微鉴别

1) 表面制片法。采用“表面撕离法”，用镊子将新鲜水冬瓜叶的表皮轻轻撕下，将面朝上，置于载玻片上，滴加水合氯醛适量，盖上盖玻片，观察水合氯醛水装片组织学特征。

2) 粉末显微特征鉴别。 将阴干后的药材用粉碎机打成粉末，过65 目筛[筛孔平均内径(250±9.9）μm]。按照《中华人民共和国药典》（2015 年版四部）“2001显微鉴别法”[26]制片，观察水冬瓜叶粉末显微特征并拍照。

1.3.3 近红外快速鉴别

将55 ℃烘干后的药材用粉碎机打成粉末，过65 目筛。以漫反射法采集水冬瓜叶药材（编号Y1～Y48）、6 批次水冬瓜根皮药材（编号G1～G6）与6 批次水冬瓜树皮药材（编号S1～S6）近红外光谱（NIR）[13]。其中，Y1～Y42 作为建模用校正集，通过NIR软件将G1～G6（用于伪品验证）、S1～S6（用于伪品验证）与Y43～Y48（用于正品验证）合并后作为验证集，分别采用一阶导数（First derivative，1D）+Savitzky-golay平滑处理等方法对原始光谱进行预处理。随后，将水冬瓜叶药材42 批次预处理后的NIR导入The Unscrambler化学计量学分析软件，建立PCA快速真伪定性鉴别模型。模型建立后，将验证集导入The Unscrambler化学计量学分析软件，导入建立的NIR-PCA模型，进行模型验证与真伪鉴别。

2 结果与分析

2.1 性状鉴定结果

2.1.1 野生水冬瓜叶植物形态观察

分别从成熟水冬瓜叶的叶长、叶宽、叶柄长、叶中脉颜色、来源等，对野生水冬瓜叶植物形态进行鉴定，结果见表2。野生水冬瓜叶植物体呈近于阔心形[27]，草绿至深绿色，叶互生，纸质，通常有5枚裂片，叶边缘有稀疏锯齿；叶柄较长，基部呈鞘状，见图1。

表2 野生水冬瓜叶植物形态测量指标结果（n=6）Tab.2 Morphological measurement indexes of wildToricellia Angulata Oliv.var.intermedia (Harms) Hu leaves (n=6)

图1 野生水冬瓜叶植物体形态图Fig.1 Picture of wild Toricellia Angulata Oliv.var.intermedia (Harms) Hu leaves

2.1.2 干燥叶性状鉴定结果

图2 落叶小乔木水冬瓜叶药材性状图Fig.2 Picture of Toricellia Angulata Oliv.var.intermedia (Harms) Hu leaves for medicinal materials

水冬瓜叶药材见图2。药材多皱缩，边缘卷曲。完整叶片展开后近于阔心形，长11.8～28.2 cm，宽14.5～36.2 cm；草绿色或黑绿色或棕黑色，先端渐尖，边缘有疏锯齿；叶脉浅白色～红紫色。叶柄长7.4～25.6 cm，叶柄红紫色或棕褐色。质脆易碎。气微，味淡涩、微苦。一般以叶片完整、色泽草绿或深绿者为佳。

2.2 显微鉴别结果

2.2.1 叶表皮

图3 为水冬瓜叶表皮细胞图。由图可知，水冬瓜叶表皮细胞排列紧密，形状较规则，类长方形，垂周壁的两个宽边为近平直形，垂周壁的两个长边为近平直形或双曲弧形，非腺毛分布较多；叶上表皮多类圆形或卵圆形，排列紧密，垂周壁波状弯曲形，可见平轴式气孔与螺纹导管。

图3 水冬瓜叶表皮细胞图（×40）Fig.3 Pictures of epidermal cells for Toricellia Angulata Oliv.var.intermedia (Harms) Hu leaves

2.2.2 水冬瓜叶粉末特征

如图4 所示，水冬瓜叶粉末呈草绿色。水合氯醛片可见平轴式气孔，数量较多。水合氯醛透化片，可见螺纹导管，侧面观呈同心圆等间距梯度排列，排列较紧密，由一系列筒状的死细胞横壁溶解形成穿孔通道连接而成；草酸钙方晶可见。

图4 水冬瓜叶粉末特征图（×40）Fig.4 Pictures of Toricellia Angulata Oliv.var.intermedia (Harms) Hu leaves powders

2.3 NIR鉴别结果

图5 为样品的近红外原始光谱3D图。PCA模型验证鉴别结果见图6。由图6a可见，近红外Classification Table（分类表）结果栏中正品后标识为“*”；近红外分类绘图（Plot）方法采用Si vs Hi方法时，由图6b可见，水冬瓜根皮、水冬瓜树皮、水冬瓜叶分布在不同区域，其中正品水冬瓜叶样品“Y43～Y48”分布在“3-区” ，而水冬瓜根皮、水冬瓜树皮分布在其他区域。构建的NIR定性鉴别模型快速、准确地识别了正品样品“Y43～Y48”。结果表明：该鉴别模型可用于水冬瓜叶药材的真伪鉴别与质量控制。

图5 水冬瓜叶近红外3D图Fig.5 NIR-FTIR spectra of Toricellia Angulata Oliv.var.intermedia (Harms) Hu leaves

图6 水冬瓜叶NIR模型鉴别结果Fig.6 Model identification results of Toricellia Angulata Oliv.var.intermedia (Harms) Hu leaves

3 结论

通过对贵州特色民族药——落叶小乔木水冬瓜叶进行性状鉴别、表皮细胞与药材粉末显微特征组织学鉴别研究，得出如下结论：落叶小乔木水冬瓜叶互生，呈阔心形，先端渐尖；表皮细胞体积膨大，附有非腺毛、表面有气孔；落叶小乔木水冬瓜叶药材粉末鉴别特征包括平轴式气孔、螺纹导管及草酸钙方晶，这与文献报道的根皮部位具有韧皮纤维、具缘纹孔导管、木栓组织碎块、淀粉粒粉末显微组织学特征不同，可作为区分山茱萸科植物有齿鞘柄木不同用药部位的显微鉴别特征[25]。通过优化定性定量近红外建模方法及综合利用红外光谱技术（IR）[28]、近红外光谱技术（NIR）可对落叶小乔木水冬瓜叶进行快速真伪鉴别及质量评价，且绿色、准确、简便，应用前景广。

由于落叶小乔木水冬瓜叶药材物质基础相关研究较少，因此，后期以药效物质研究为基础，可对其开展薄层色谱（TLC）鉴别及化学成分的液质联用（LC-MS）、气质联用（GC-MS）快速分析研究[29]，有关研究有待进一步深入。