芒果葉提取物的光譜和TG—DTG—DSC熱分析

摘要：為綜合開(kāi)發(fā)利用芒果（Mangifera indica L.）葉資源，對(duì)經(jīng)D101大孔樹(shù)脂純化的芒果葉提取物進(jìn)行紫外-可見(jiàn)光譜掃描（UV-VIS）、傅立葉紅外光譜掃描（FT-IR）和熱重（TG-DTG-DSC）分析。結(jié)果表明，經(jīng)大孔樹(shù)脂純化后的芒果葉提取物含有芒果苷、芒果葉綠素等成分，且芒果葉綠素是決定顏色性狀的主要天然色素；220.80～505.04 ℃是芒果葉提取物的主要失重溫度范圍，其重量從94.42%急劇減少到17.45%，最大失重速率溫度為418.00 ℃；芒果葉提取物的著火點(diǎn)Tb、最大失重溫度Tm和燃盡溫度Tf值分別為393.3、417.9和450.3 ℃。

關(guān)鍵詞：芒果（Mangifera indica L.）葉；光譜分析；熱分析

中圖分類(lèi)號(hào)：S132 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）07-1677-04

中國(guó)是芒果（Mangifera indica L.）種植大國(guó)，2010年種植面積已達(dá)12.90萬(wàn)hm2 [1]。近年來(lái)，廣西百色右江河谷等主要產(chǎn)地不斷擴(kuò)大種植規(guī)模，芒果葉資源豐富。芒果葉味酸、甘，性涼，可用于治療熱滯腹痛、氣脹、小兒疳積等病癥[2]。芒果葉藥材中含有芒果苷、葉綠素、沒(méi)食子酸等多種成分[3]。據(jù)報(bào)道，芒果苷、沒(méi)食子酸等芒果葉提取物能起到抗脂質(zhì)過(guò)氧化、免疫調(diào)節(jié)、抗炎、鎮(zhèn)痛等作用，還具有抗菌、抗病毒等多種藥理活性[4-6]。臨床應(yīng)用已表明，芒果葉提取物對(duì)呼吸道炎癥及感冒咳嗽有較好的療效[7]。因此，芒果葉在制藥、食品、保健品和飲料等行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。但目前我國(guó)芒果葉的綜合利用水平不高，僅有少部分芒果葉作為草藥原料用于生產(chǎn)芒果止咳片、芒果止咳膠囊和銀花芒果顆粒等中成藥，絕大部分因嫁接、修枝剪葉等果樹(shù)管理被棄于果園或當(dāng)成垃圾焚燒，既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境。對(duì)芒果葉的提取物進(jìn)行光譜分析和熱分析，獲取相關(guān)圖譜和熱分析數(shù)據(jù)，對(duì)開(kāi)發(fā)芒果葉新產(chǎn)品有一定現(xiàn)實(shí)意義。

本試驗(yàn)在利用D101大孔樹(shù)脂對(duì)芒果葉的乙醇提取物進(jìn)行純化的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行紫外-可見(jiàn)光譜掃描（UV-VIS）、傅立葉紅外光譜掃描（FT-IR）和熱重（TG-DTG-DSC）分析，為提高芒果葉資源的綜合利用提供參考數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

芒果葉采自廣西壯族自治區(qū)百色地區(qū)林業(yè)科學(xué)研究所，選取無(wú)蟲(chóng)、無(wú)病害，處于生長(zhǎng)旺期，色澤油亮的新鮮葉子，洗凈后晾干，低溫烘干，粉碎并過(guò)40目篩，放于棕色瓶中避光保存?zhèn)溆谩?/p>

主要儀器：IRPRESTIGE-21型傅立葉變換紅外光譜儀、UV-2700型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（日本島津公司）；HSC-2型熱重分析儀（北京恒久科學(xué)儀器廠）；LD-100型手提式實(shí)驗(yàn)室粉碎機(jī)（長(zhǎng)沙市常宏制藥機(jī)械設(shè)備廠）；TGL-16M型高速臺(tái)式冷凍離心機(jī)（湖南湘儀實(shí)驗(yàn)儀器開(kāi)發(fā)有限公司）。

主要試劑：芒果苷標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照品（純度≥98%），KBr粉末為光譜純，95%乙醇等其他試劑為國(guó)產(chǎn)AR級(jí)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 芒果葉提取物的制備 稱取80 g芒果葉粉末，按料液比1∶6（m∶V，下同）的比例加入95%乙醇，浸泡6 h后分離，濾渣加入95%乙醇240 mL，浸泡6 h后分離，兩次所得濾液定容至1 L容量瓶中，作為芒果葉提取物的儲(chǔ)備液。用大孔樹(shù)脂D101靜態(tài)吸附芒果葉提取物儲(chǔ)備液，用乙酸乙酯進(jìn)行靜態(tài)解析，干燥解析液，得到黏稠狀綠色的芒果葉提取物。

1.2.2 芒果葉提取物的紫外-可見(jiàn)光譜掃描（UV-VIS） 用95%乙醇稀釋芒果葉提取物，在200～400 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行中速掃描，得到芒果葉提取物的紫外光譜圖；適當(dāng)調(diào)節(jié)芒果葉提取物濃度后，在350～800 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行中速光譜掃描，得到芒果葉提取物的紫外-可見(jiàn)光譜圖。

1.2.3 芒果葉提取物的傅立葉紅外光譜掃描（FT-IR） 在干燥保護(hù)室內(nèi)，取芒果葉提取物樣品與KBr混合研磨、壓片，在400～4 000 cm-1波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，得到芒果葉提取物的傅立葉紅外光譜圖（FT-IR）。

1.2.4 芒果葉提取物的熱重（TG-DTG-DSC）分析

準(zhǔn)確稱取15 mg芒果葉提取物樣品放入裝樣坩堝。在空氣氛中，以10 ℃/min的程序升溫速率加熱至600 ℃。采用熱重分析儀自動(dòng)采集相關(guān)數(shù)據(jù)，之后利用Origin 8.0數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行分析和計(jì)算，得到相關(guān)化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 芒果葉提取物的紫外-可見(jiàn)光譜掃描結(jié)果

由圖1可知，芒果葉提取物在350～800 nm范圍內(nèi)，有403、473、502、535、609、666 nm 6個(gè)吸收峰，其中403、666 nm是強(qiáng)吸收峰。666、609、535、403 nm處的4個(gè)吸收峰與葉綠素a的特征吸收峰相近[8]。吸收強(qiáng)度主要由分子濃度決定[9]，403和666 nm處的吸收峰最強(qiáng)，表明葉綠素的含量比較高。結(jié)合樣品呈現(xiàn)的綠色色澤，說(shuō)明葉綠素是決定芒果葉提取物顏色性狀的主要天然色素。由圖2可知，芒果葉提取物在258.5 nm處有一特征吸收峰，該吸收峰與圖3芒果苷標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照品258.5 nm處的特征吸收峰一致，說(shuō)明經(jīng)大孔樹(shù)脂D101純化的芒果葉提取物仍然含有其主要藥效成分芒果苷。圖4和圖5分別為芒果葉提取物和芒果苷對(duì)照品的1階導(dǎo)數(shù)吸收光譜圖，紫外光的1階導(dǎo)數(shù)光譜圖可一定程度地排除共存物的干擾，兩者在紫外光部分的212、254、326 nm處均有特征吸收波谷或波峰，進(jìn)一步驗(yàn)證了純化后的芒果葉提取物中仍含有芒果苷。

2.2 芒果葉提取物傅立葉紅外光譜（FT-IR）掃描結(jié)果

芒果葉提取物的紅外光譜如圖6所示，2 926 cm-1處有尖銳的強(qiáng)吸收波谷，是CH3典型的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，其對(duì)稱彎曲振動(dòng)峰出現(xiàn)在1 373 cm-1處，可能由葉綠素分子式中與卟啉環(huán)骨架連接的CH3貢獻(xiàn)，且葉綠素的分子結(jié)構(gòu)中C7和C10位均含有酯羰基，1 743 cm-1處的峰可能是由C7和C10位的C=O特征伸縮振動(dòng)峰所貢獻(xiàn)；而1 458 cm-1處的峰可能來(lái)自葉綠素卟啉環(huán)骨架上C=C的伸縮振動(dòng)峰。

2.3 芒果葉提取物的熱重分析

圖7是芒果葉提取物樣品在10 ℃/min的程序升溫速率時(shí)的熱失重曲線（TG）和熱失重速率曲線（DTG）。分析這兩條曲線的趨勢(shì)，可以了解熱解產(chǎn)物在氣固兩相之間的分配過(guò)程。在計(jì)算機(jī)精確控制下，樣品坩堝得到的熱量不斷增加，體系溫度等速提升。樣品吸收了大量的熱量后，開(kāi)始發(fā)生一系列的物理和化學(xué)反應(yīng)，釋放出氣體并產(chǎn)生燃燒殘?jiān)?。芒果葉提取物樣品熱解過(guò)程可分為4個(gè)部分：第1部分是失水過(guò)程，TG曲線有輕微而平緩的下降，DTG線反映出熱失重速率并不大；第2部分是樣品預(yù)熱過(guò)程，這是一個(gè)內(nèi)部組織出現(xiàn)解聚等反應(yīng)的緩慢過(guò)程，可能有少量揮發(fā)分氣體逸出，之后DTG曲線又開(kāi)始平緩變化；第3部分是主要熱解過(guò)程，兩種曲線都急劇下降，樣品發(fā)生劇烈的熱解過(guò)程，可能伴隨著燃燒。從圖7可知，220.80～505.04 ℃是樣品的主要失重溫度范圍，芒果葉提取物重量從94.42%急劇減少到17.45%。從圖7的失重速率曲線可以看出，最大失重速率對(duì)應(yīng)的溫度為418.00 ℃；第4部分是殘留物緩慢分解過(guò)程，主要是難以熱解的物質(zhì)繼續(xù)受熱失重的過(guò)程，該過(guò)程產(chǎn)生灰分等殘留物。

圖8是芒果葉提取物樣品在10 ℃/min的程序升溫速率時(shí)的掃描量熱曲線（DSC）圖。通常來(lái)說(shuō)，可通過(guò)TG曲線考察樣品受熱分解時(shí)質(zhì)量的變化情況，可通過(guò)DSC曲線考察樣品受熱分解過(guò)程中能量的變化情況。質(zhì)量變化和能量變化在樣品熱分解過(guò)程中往往是同時(shí)存在的，但晶型轉(zhuǎn)變、熔融等卻只有能量變化，沒(méi)有質(zhì)量變化[10]。因此，通過(guò)考察DSC曲線，可以得到更全面的信息。由圖8可知，芒果葉提取物樣品在220 ℃之前的升溫過(guò)程中，有一個(gè)小的放熱峰，而這一階段失重較少（圖7），可能是提取物中一些易揮發(fā)的成分燃燒放熱所致；在220～350 ℃階段，樣品的放熱峰變得相對(duì)寬大，而這一階段樣品的失重速率增快，可能是由于樣品中的葉綠素等有機(jī)物開(kāi)始燃燒放熱，并伴有CO2釋放，質(zhì)量下降所致。總體上看，在室溫至600 ℃范圍內(nèi)，芒果葉藥材提取物的放熱峰并不尖銳，說(shuō)明熱解反應(yīng)進(jìn)行得較為平穩(wěn)。

2.4 芒果葉提取物的熱燃燒特性分析

著火點(diǎn)（Tb）、最大失重溫度（Tm）和燃盡溫度（Tf）是表征有機(jī)物燃燒特性和熱解過(guò)程的重要指標(biāo)，有助于生產(chǎn)過(guò)程中控制相關(guān)工藝條件。根據(jù)TD-DTG法可以通過(guò)作圖等方式算出著火點(diǎn)和燃盡溫度[11]，作圖過(guò)程如下：從DTG圖的最低點(diǎn)A作垂線，交TG線于M點(diǎn)，并通過(guò)M點(diǎn)作TG線的切線，分別交TG線失重起始時(shí)的平行線和失重結(jié)束時(shí)的TG曲線，切線相交于點(diǎn)B和點(diǎn)F。B、M和F點(diǎn)對(duì)應(yīng)的X軸溫度讀數(shù)分別為T(mén)b、Tm和Tf。如圖9所示，芒果提取物樣品的Tb、Tm和Tf值分別為393.3、417.9和450.3 ℃。

3 小結(jié)

UV-VIS和FT-IR的光譜圖表明，經(jīng)D101大孔樹(shù)脂純化后的芒果葉提取物含有芒果苷和芒果葉綠素等主要藥效成分，且芒果葉綠素是決定顏色性狀的主要天然色素。由于大孔樹(shù)脂可以用于工業(yè)化生產(chǎn)，又能保留主要藥效成分，這為芒果葉提取物規(guī)?；a(chǎn)面臨的純化問(wèn)題提供了可行的初步純化路徑。TG-DTG-DSC熱分析結(jié)果表明，芒果葉提取物樣品熱解過(guò)程可分為4個(gè)部分，其中220.80～505.04 ℃是樣品的主要失重溫度范圍，芒果葉提取物重量從94.42%急劇減少到17.45%，最大失重速率對(duì)應(yīng)的溫度為418.00 ℃。樣品在熱分解過(guò)程中伴隨有燃燒現(xiàn)象，可能有CO2等氣體釋放。芒果提取物樣品的Tb、Tm和Tf值分別為393.3、417.9和450.3 ℃，這為芒果葉提取物的工業(yè)化加工提供了熱分析參考數(shù)據(jù)。

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