黃山貢菊不同部位的紅外光譜分析

張燕飛，徐蕓蕓，鮑智君，魏威，徐慶東

(黃山學院信息工程學院，安徽黃山245041)

黃山貢菊不同部位的紅外光譜分析

張燕飛，徐蕓蕓，鮑智君，魏威，徐慶東

(黃山學院信息工程學院，安徽黃山245041)

采用傅立葉變換紅外光譜技術對黃山貢菊花瓣、花萼、莖和葉4個部位的紅外光譜及二階導數譜進行分析與評價，結果表明黃山貢菊的紅外光譜和二階導數譜圖特征峰差異明顯。紅外光譜顯示黃山貢菊花瓣、花萼、莖、葉共有的成分主要有揮發油、黃酮類、脂肪類和糖苷類，但是4個部位的成分含量有明顯的差別。二階導數譜圖證實各部位主要成分的差異較大，莖中的揮發油含量明顯多于其他部位，花瓣和花萼中的黃酮類含量較多，并且花瓣中的多糖與其他部分差異較大。因此，二階導數光譜為黃山貢菊不同部位的成分差異分析提供了快速、有效的方法。

黃山貢菊；不同部位；紅外光譜；二階導數譜；雙指標法

1 前言

貢菊生長環境較為特殊，對于海拔的要求較高，主要盛產于黃山市（原徽州地區）的績溪、休寧、黟縣、歙縣等地，又稱為黃山貢菊或徽州貢菊。黃山貢菊形態優美，香味馥郁，無論是飲用還是藥用都負有盛名，因此被國人稱作“民族瑰寶”、“菊中之冠”[1]。自古以來，黃山貢菊以其獨特的藥用價值而被人們所廣泛關注[2]。隨著藥學技術的不斷發展，針對貢菊的研究工作也逐漸展開，已經證實了其富含綠原酸、揮發油、黃酮類以及氨基酸等成分[3，4]。在肝虛目暗、發熱頭痛、風熱感冒、痙攣抽搐等方面的藥用價值[5，6]。

不同部位因其所含的成分不同，其藥用價值也各不相同。確定不同成分中的主要官能團有助于了解組分分子的組成。紅外光譜技術是一種較為常見的工具，即利用未知物紅外光譜吸收峰的情況來對分子構造、分子基團情況展開推斷的傅里葉變換紅外光譜。重復性較佳、波數較為準確、靈敏度較高是這項技術的突出優勢所在，這項技術可以用于納米級樣品的分析與鑒定工作。從客觀上來講，所有樣品都可以使用紅外光譜來進行分析。尤其適用于糧食、有機物、各種礦物等的分析[7-9]。紅外光譜儀廣泛應用于對化合物的鑒定、位置化合物的架構分析、相變、結構瞬變關系、化合物定量分析、晶變、材料拉伸、化合反應動力學等領域的分析工作。研究各種菊花的文章有很多，但是對黃山貢菊各部位的不同成分的研究很少。本實驗采用紅外光譜、二階導數、相關性分析對黃山貢菊4個不同部位的化學成分含量差異進行研究，為黃山貢菊的綜合開發利用提供了基礎研究資料。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

儀器：天津市港東科技發展股份有限公司的FTIR-850紅外光譜儀(技術指標：光譜范圍7800～350cm-1、分辨率0.5cm-1、掃描累加次數32次、波數精度0.01cm-1)、DF-4壓片機、HW-3A溫控紅外烘箱、GZX-9030MBE電熱鼓風干燥箱。

溴化鉀（分析純），去離子水，樣品。

黃山貢菊購于安徽省黃山市歙縣北岸鎮。

2.2 樣品制備

樣品制備：將花瓣、花萼、莖、葉樣品放入干燥箱，將干燥箱溫度調至50℃干燥48小時后取出，將不同材料分別放入研缽中研磨粉碎，放入100目標準篩進行篩選，獲得樣品備用。

2.3 實驗方法與數據處理

紅外測試：各取花瓣、葉、花萼、莖3mg左右的粉末放到瑪瑙研缽中，加入溴化鉀200mg，在紅外烤燈下將樣品研磨均勻，10個標準大氣壓壓制10s得到樣品壓片。將樣品片置于紅外光譜儀中進行掃描測定，運行FTIR軟件獲得樣品的一階導數和二階導數數據表，采用OriginLab公司的Origin8.5操作軟件對數據進行處理分別獲得各部位的一維紅外光譜圖和二階導數光譜圖。

2.4 精密度試驗

取樣品少許，按2.3實驗方法連續測定5次，得其紅外圖譜并計算各圖譜間的相關系數（r）及RSD。

3 結果與分析

3.1 黃山貢菊不同部位紅外光譜分析

樣品的精密度結果為r＞0.9978，RSD＜0.35%（n=5），表明本方法精密度較好。圖1為黃山貢菊花瓣、花萼、莖、葉4個部位的紅外光譜圖，觀察紅外光譜圖可以發現各部位具有不同的紅外光譜特征。通過對照峰強情況能夠得出如下結論，即貢菊的4個部位的主體成分是較為相似的。在對已有文獻展開細致的分析與思考的基礎上[10,11]，紅外光譜顯示黃山貢菊花瓣、花萼、莖、葉共有的成分主要有揮發油、黃酮類、脂肪類和糖苷類。對照表1來進行紅外吸收峰的指認歸屬工作，共有較強吸收峰振動情況為：酯類物質中羰基的伸縮振動出現于～1730cm-1處，羥基伸縮振動出現在～3400cm-1附近，亞甲基的飽和碳氫伸縮振動出現于3000-2800cm-1附近，多糖的CH平面彎曲振動出現在～800cm-1附近，糖類的C-O伸縮振動出現于～1060cm-1附近。

圖1 黃山貢菊花瓣、花萼、莖、葉的紅外光譜圖

在黃山貢菊的紅外特征的指導下，對圖1展開了區段劃分。主要劃分為區段一、區段二、區段三、區段四和區段五，分別處于（3450-3350cm-1）、（3000-2800cm-1）、（1800-1350cm-1）、（1300-1000cm-1）和（900-600cm-1）。（3450-3350cm-1）處歸屬為羥基與氨基的伸縮振動，受揮發油類特征的影響。（3000-2800cm-1）區段內歸屬為亞甲基的飽和碳氫伸縮振動特征峰，受黃酮類的影響。（1800-1350cm-1）區段出現兩種振動峰，分別為伸縮振動峰以及C=C或芳環骨架的振動疊加峰，出現于～1730cm-1和1640cm-1，可以歸屬為多糖類以及苷類的紅外吸收。（1300-1000cm-1）區段在～1060cm-1處出現了C-O伸縮振動峰。（900-600cm-1）區段多為碳水化合物的振動吸收峰，在～800cm-1處的吸收峰為多糖的C-H平面彎曲振動。黃山貢菊4個部位的主要紅外吸收峰及其歸屬如表1所示。

表1 黃山貢菊4個部位的主要紅外吸收峰及其指認

3.2 黃山貢菊不同部位二階導數紅外光譜分析

二階導數光譜主要借助一階導數光譜的再次求導而得到。二階導數譜能夠呈現出許多一次譜圖中被覆蓋的斜率變化特征。圖2為黃山貢菊4個部位在3500-1800cm-1波段的二階導數譜圖，在高分辨的二階導數譜圖中黃山貢菊不同部位的譜峰特征顯著增多。該圖可以明顯分為兩組，一組是花萼及花瓣，這兩者的二階導數譜峰比較相似；另一組是莖與葉，它們的二階導數譜圖也較為相似。在2360cm-1處，兩個小組的紅外光譜沒有明顯的區別，但是在二階導數譜圖上兩個小組存在明顯差異，表明花萼及花瓣的化學組成較為接近。

圖2 黃山貢菊花瓣（a）、花萼（b）、莖（c）、葉（d）3500-1800cm-1的二階導數譜

對黃山貢菊4個部位在1800-600cm-1進行二階導數光譜進行分析，如圖3所示。黃山貢菊一維紅外光譜圖中的～1730cm-1附近的羰基的伸縮振動峰和在1640cm-1附近的芳環骨架（或C=C）振動吸收峰，在二階導數譜中被分裂成1800-1350cm-1的吸收峰。這4個部位峰形狀和相對強度存在差別，尤其是花萼及花瓣在二階光譜的1800-1350cm-1處吸收較為相似，與莖、葉的譜圖存在明顯不同，表明貢菊4個部位中花瓣和花萼的醌類物質和芳香族化合物含量較莖葉高，在花瓣和花萼含有較多的總黃酮。

黃山貢菊一維紅外光譜圖中的1060cm-1附近歸屬C-O為伸縮振動主要分布，主要表征多糖成分以及苷類成分的紅外吸收。二階紅外光譜圖在1060cm-1附近的吸收峰更明顯，其中花瓣的吸收峰較弱，表明其多糖和苷類成分較少。糖環的C-H振動峰出現于～800cm-1處，極性接近于醋酸乙醚成分的特征峰為～840cm-1處，而極性較大的多糖類成分的特征峰為～780cm-1。圖3的二階導數譜顯示花瓣在～780cm-1、～840cm-1處的特征峰強于其他3個部位對應的特征峰，表明花瓣多糖的C-H振動較強，其多糖中的C-H含量與其他3個部位有較大區別。

圖3 黃山貢菊花瓣（a）、花萼（b）、莖（c）、葉（d）1800-600cm-1的二階導數譜

4 結論

通過黃山貢菊不同部位的紅外光譜圖和二階導數譜圖，研究了黃山貢菊花瓣、花萼、莖和葉4個不同部位化學成分的差異。紅外光譜顯示黃山貢菊花瓣、花萼、莖、葉共有的成分主要有揮發油、黃酮類、脂肪類和糖苷類。黃山貢菊的二階導數譜反應出4個部位成分的不同，其中莖中的揮發油含量明顯多于其他部位，花瓣和花萼中的黃酮類含量較多，并且花瓣中的多糖與其他部分差異較大。結果證明，二階導數光譜圖可以宏觀地反映出黃山貢菊各部位主體成分的相關信息，為以后化學成分的精確分析提供了參考。

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

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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

安徽省教育廳自然科學研究項目（KJHS2015B14）；黃山學院自然科學研究項目（2015xkj003）；安徽省大學生創新創業訓練計劃項目（201610375043）

張燕飛（1977-），安徽歙縣人，碩士，黃山學院信息工程學院講師，研究方向為光信息工程。

責任編輯：胡德明