不同來源金槐槐米的紅外光譜及蘆丁含量的比較

韋源林 史艷財 鄒蓉 唐健民 蔣運生 熊忠臣 陳建雄

摘?要：金槐是廣西特色中藥材，具有止血涼血等功效。不同來源的金槐槐米質量具有一定區別，但生產中常將其看做同一類別，嚴重影響了以槐米為原料的藥材質量。該研究以8個廣西栽培金槐主流品種（金槐J2、金槐J3、金槐J4、金槐J5、金槐J6、金槐J7、金槐J8、金槐J9）和三種不同年限的野生金槐（20 a以下、20～30 a、30 a以上）槐米為材料，采用傅里葉紅外光譜法和紫外分光光度法對其紅外光譜特征及蘆丁含量進行了測定。結果表明：（1）金槐J3和3個不同生長年限的野生金槐槐米顆粒較大。（2）栽培品種金槐槐米和野生金槐槐米化學成分類似，但化學成分含量存在一定差異。所測槐米樣品蘆丁含量在22.85%～36.78%之間，其順序依次為20～30 a野生金槐>30 a以上野生金槐>金槐J3>金槐J6>20 a以下野生金槐>金槐J2>金槐J8>金槐J4>金槐J9>金槐J5>金槐J7，11種樣品間存在極顯著差異（P<0.01）。（3）基于蘆丁含量制定的質量分級標準中，20～30 a野生金槐符合一級標準，金槐J2、金槐J3、金槐J6、20 a以下野生金槐以及30 a以上野生金槐符合二級標準，金槐J4、金槐J5、金槐J7、金槐J8、金槐J9符合三級標準。（4）栽培金槐可作為野生金槐的替代品，金槐J3有效成分含量高、品相好，更適于工業提取蘆丁和金槐茶等產品的研發。

關鍵詞：金槐， 品種， 蘆丁， 比較

中圖分類號：Q946， R284.2

文獻標識碼：A

文章編號：1000-3142（2019）11-1541-09

Abstract：Sophora japonica ‘Jinhuai is a traditional Chinese medicine from Guangxi， which has the effects of stopping bleeding and cooling blood. Bud quality of Sophora japonica ‘Jinhuai from different sources is different to some extent， but it is often regarded as the same category in the production， which seriously affects the quality of the medicinal with Sophora japonica ‘Jinhuai as the raw material. To compare the infrared spectra and rutin content of eight main varieties（Jinhuai J2， Jinhuai J3， Jinhuai J4， Jinhuai J5， Jinhuai J6， Jinhuai J7， Jinhuai J8， Jinhuai J9） and three different seedlings（below 20 a， 20 to 30 a， above 30 a） of Sophora japonica ‘Jinhuai in Guangxi， fourier transform infrared spectroscopy and ultraviolet spectrophotometry were used to determine its infrared spectral characteristics and rutin content. The results were as follows：（1） Jinhuai J3 and wild seedling with three different growth had larger particles.（2） The chemical composition of Sophora japonica ‘Jinhuai from different cultivated varieties and seedling was similar， but there were some differences in the content. The rutin content of samples was 22.85% to 36.78%， which was in the order seedling of 20 to 30 a > seedling of above 30 a > Jinhuai J3 > Jinhuai J6 > seedling of below 20 a > Jinhuai J2 > Jinhuai J8 > Jinhuai J4 > Jinhuai J9 > Jinhuai J5 > Jinhuai J7， there were significant differences among the eleven samples（P<0.01）.（3） For the quality classification standard based on rutin content， only seedling of 20 to 30 a conforms to the first class standard， while Jinhuai J2， Jinhuai J3， Jinhuai J6， below 20 a and above 30 a of seeding meet the second class standard. Jinhuai J4， Jinhuai J5， Jinhuai J7， Jinhuai J8 and Jinhuai J9 meet the third class standard. Jinhuai J3 had high content of active ingredients and good quality.（4） Variety of Sophora japonica ‘Jihuai?is more suitable for the research and development of products such as industrial extraction rutin and tea， and can be used as the first choice for purchasing or expanding cultivation.

Key words：Sophora japonica ‘Jinhuai， variety， rutin， compare

豆科植物槐樹（Sophora japonica）的干燥花蕾被稱為槐米，富含蘆丁、黃堿素等活性成分，具有清肝瀉火、止血涼血等功效，《中國藥典》自1990版至今均有收載。金槐（因槐米呈金黃色而得名）是眾多槐樹品種的一個分支，品相好、有效成分蘆丁含量高（>30%），深受消費者青睞（李鋒等，2009）。近年來，已有對金槐的栽培技術（史艷財等，2018a）、營養成分（陳宗游等，2012）、光合生理（王滿蓮等，2008）等方面的相關研究報道，其中多數研究集中在金槐活性成分——蘆丁方面。如舒文將等（2017）對不同產地、不同采收期金槐蘆丁含量進行了研究;朱華等（2013）對土壤因子與金槐槐米有效成分含量的相關性進行了研究。據調查，廣西槐米主要來源于栽培和野生金槐，栽培金槐可分為不同品種，不同來源的槐米在品相、有效成分含量等方面存在很大差別，而以往研究通常將金槐看做一個品種進行研究，未做更為詳細的劃分，這會嚴重影響以槐米為原料的藥物質量。對栽培金槐和野生金槐的化學成分進行系統研究，對于槐米藥材選購、產品開發等具有重要意義。

傅里葉紅外光譜（fourier transform infrared spectra， FTIR spectra）利用分子振動躍遷吸收原理，不同檢測對象可形成各具特色的官能團吸收圖譜，從而反映其主要官能團及化學成分信息。將這些化學成分信息與化學統計學方法相結合，可對中藥材產地、綜合質量等方面進行高效的鑒定與評價（徐亞等，2015;白鋼等，2016;李真等，2016）。目前，廣西壯族自治區中國科學院廣西植物研究所已從野生金槐種質資源中選育出8個具有鮮明特點的金槐良種在廣西推廣種植，這些品種也是目前金槐種植中所用的主流品種（史艷財等，2018b）。本研究擬以金槐主流品種和不同年限的野生金槐槐米為對象，對其紅外光譜特征和蘆丁含量進行比較研究，為金槐質量評價和綜合開發利用提供科學依據。

1?材料與方法

1.1 材料

1.1.1 器材和試劑?器材：FW-100型高速萬能粉碎機（天津泰斯特儀器有限公司）;XSI05DUd電子分析天平（上海梅特勒—托利多儀器有限公司）;YP-2壓片機（上海山岳科學儀器有限公司）;Nicolet 5700型智能傅里葉紅外光譜儀（美國尼高力公司）;TU-1901型雙光束紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）;DL-720E智能超聲波（上海之信儀器有限公司）;臺式高速常溫離心機（美國Thermo Primo）。

試劑：光譜純溴化鉀（天津市光復精細化工研究所）;蘆丁標準品（批號：100080-200707）購自中國藥品生物制品檢定所;氧化鈣、乙醇、氫氧化鈉、亞硝酸鈉、硝酸鋁等試劑均為分析純，購自西隴化工股份有限公司;水為純凈水。

1.1.2 樣品采集和處理?2017年7月，于廣西全州縣的永歲、龍水、兩河、東山等鄉（鎮）采集不同金槐品種（嫁接樹）的槐米樣品（由于不同品種種植面積不同，故所采的不同品種的樣品數量有所差異），經廣西植物研究所蔣運生研究員鑒定。在每個金槐園采集3株長勢基本一致的植株的槐米枝（每株從東、南、西、北4個方向的中上部采集成熟槐米枝，每株采集的槐米枝重約200 g），將槐米米粒從枝條上剝下后混合（文懷秀等，2015）。與此同時，先將裝有1/3水的不銹鋼鍋燒開，將槐米置于蒸籠上蒸15 min，然后置于烘箱中60 ℃烘干至恒重，用微型粉碎機粉碎，過1 mm孔徑的篩，備用。

1.2 方法

1.2.1 槐米生物性狀測定?隨機從樣品袋中選擇100粒無病蟲害的、完整的槐米采用電子游標卡尺測定其長和寬，采用電子天平測定其百粒重。

1.2.2 傅里葉紅外光譜測定?精密稱取100.0 mg溴化鉀和1.0 mg粉碎的槐米樣品，置于瑪瑙研缽中研磨均勻（側面看無反光為止），用壓片機制成厚度約1 mm的錠片，每個樣品重復10次。制備好錠片后馬上將錠片置于紅外光譜儀的樣品槽中進行檢測。每個錠片隨機掃3個不同的點。取平均光譜為最后的光譜圖。具體測試條件：光譜范圍4 000～400 cm-1，光譜分辨率為4 cm-1，掃描64次，扣除CO2和H2O干擾（蘇敏等，2017;史艷財等，2018a）。

1.2.3 蘆丁含量測定

1.2.3.1 標準曲線制備?精密稱取25 mg蘆丁標準品，先用少量75%酒精溶解，再用純凈水定容至50 mL。取0、1、3、5、7、9 mL母液加入25 mL容量瓶中，加5%的亞硝酸鈉1 mL，靜置5 min;加10%硝酸鋁1 mL，靜置5 min;加4%的氫氧化鈉10 mL，定容，混勻，靜置15 min，510 nm波長處檢測。以蘆丁含量（mg·mL-1）為縱坐標，吸光度值為橫坐標作標準曲線，得C=0.1063A+0.0018，r=0.999 2，線性范圍0.02～0.18 mg·mL-1（姚慶收等，2018）。

1.2.3.2 供試溶液制備?稱取2.0 g槐米，置于離心管中，按1∶5的比例加入純凈水，用飽和石灰水調pH至8～9;超聲波提取30 min，離心;將上清液轉移至另一離心管中;重復以上操作步驟2次;將收集好的上清液用pH 2～3的鹽酸溶液調節pH至2～3;靜置過夜;離心;倒掉上清液，加少量75%酒精使沉淀溶解。取1 mL溶解液至25 mL容量瓶中，加5%的亞硝酸鈉1 mL，靜置5 min;加10%硝酸鋁1 mL，靜置5 min;加4%的氫氧化鈉10 mL，定容，混勻，靜置15 min，510 nm波長處檢測。

1.3 統計分析

使用OMNIC8.0軟件對傅里葉紅外原始光譜進行自動基線校正、平滑、縱坐標歸一化處理。使用Origin 9.0軟件作圖。使用SPSS 20.0軟件進行系統聚類。使用SPSS 20.0軟件對蘆丁含量進行方差和K類中心聚類分析。

2?結果與分析

2.1 栽培金槐和野生金槐槐米的生物性狀

8個主流栽培品種和3個不同生長年限野生金槐槐米的生物性狀如表1所示。由表1可知，槐米長一般為4.37～5.26 mm、寬為1.36～1.99 mm、百粒重為0.53～0.76 g，20 a以下野生金槐槐米最長（5.26 mm），30 a以上野生金槐槐米最寬（1.99 mm），金槐J4和30 a以上野生金槐槐米的百粒重最大（0.76 g）。

2.2 基于生物性狀的栽培金槐和野生金槐槐米系統聚類

8個主流栽培品種和3個不同生長年限野生金槐槐米基于生物性狀的系統聚類結果如圖1所示。由圖1可知，11種槐米可分為兩組，一組是金槐J3和3個不同生長年限的野生金槐， 另一組是金槐J9、金槐J8、金槐J2、金槐J5、金槐J7、金槐J4、金槐J6 7個品種，第一組的槐米顆粒較大。

2.3 栽培金槐和野生金槐槐米紅外光譜分析

為快速鑒別不同栽培品種及不同年限野生金槐槐米主要化學成分差異，本研究利用傅里葉紅外光譜對槐米樣品進行測定，在1 800～700 cm-1范圍提取平均紅外圖譜進行分析（圖2）。1 656、1 601、1 505、1 455、1 363 cm-1等顯示為黃酮類化合物的紅外吸收，1 295、1 203 cm-1與羧酸C-O振動有關，1 063、1 011 cm-1與羧酸OH有關。此外，槐米在1 800～700 cm-1區域圖譜振動特征相似，化學成分吸收峰較多，但吸收峰強度存在差異。這說明不同栽培品種金槐槐米和野生金槐槐米化學成分類似，但不同槐米化學成分含量存在一定差異。

2.4 栽培金槐和野生金槐槐米紅外光譜聚類分析

為更直觀地反映不同金槐栽培品種間及栽培金槐與野生金槐化學成分的差異， 采用系統聚類法將11種槐米樣品的紅外光譜進行聚類分析（圖3）。在二維圖上11種金槐槐米可明顯分為四組，金槐J8、金槐J6、20～30 a以下野生金槐、金槐J2可聚為一組，金槐J7和金槐J3兩個品種聚為一組，金槐J4和金槐J5聚為一組，30 a以上野生金槐、20 a以下野生金槐、金槐J9聚為一組。

2.5 栽培金槐和野生金槐槐米蘆丁含量

由表2可知，11種槐米蘆丁含量在22.85%～36.78%之間，金槐J3、金槐J8、金槐J9、30 a以上野生金槐槐米蘆丁含量較高，在29.59%～36.78%之間。

2.6 栽培金槐和野生金槐槐米蘆丁含量方差分析

由表3可知，所測的11種樣品間存在極顯著差異（P<0.01）。表3是栽培和野生金槐槐米蘆丁含量的方差分析。由表3可知，所測的11種槐米樣品：金槐J2、金槐J3、金槐J4、金槐J5、金槐J6、金槐J7、金槐J8、金槐J9、20 a以下野生金槐、20～30 a野生金槐、30a以上野生金槐蘆丁含量存在極顯著差異（P<0.01）。

2.7 栽培金槐和野生金槐槐米蘆丁含量統計分析

由表4可知，11種槐米蘆丁含量的順序依次為20～30 a野生金槐>30 a以上野生金槐>金槐J3>金槐J6>20 a以下野生金槐>金槐J2>金槐J8>金槐J4>金槐J9>金槐J5>金槐J7。金槐J3、20 a以下野生金槐的極小值和極大值都相對較高。20～30 a野生金槐、30 a 以上野生金槐的極小值和極大值同樣較高，且其變異系數最小。

2.8 栽培金槐和野生金槐槐米蘆丁含量K類中心聚類分析

以81份槐米蘆丁含量進行K類中心聚類分析，最終類中心值見表5。由表5可知，所測金槐蘆丁含量的3個類中心值分別為34.35%、30.03%和26.51%，符合一級標準的僅20～30 a野生金槐，符合二級標準的有3個品種、20 a以下野生金槐以及30 a以上野生金槐，符合三級標準的有5個品種。

3?討論與結論

經過多年快速發展，廣西金槐種植面積已達20 000 hm2，槐米產量約占全國槐米總產量的50%。目前，槐米收購價格主要根據品質而定。然而，廣西各地金槐園所種金槐品種不一，其槐米品相、蘆丁含量存在很大差異。此外，廣西桂北地區存在大量野生金槐，民間常認為較之栽培品種野生金槐有效成分含量更高、藥用價值更大。為實現金槐的良種良價，促進金槐產業的合理布局、健康發展，急需對金槐主產區不同來源的金槐進行全面、系統的評價。本研究共采集了8個金槐栽培品種和3個不同年齡的野生金槐的槐米樣品，所采樣品涵蓋了廣西金槐種植園的所有栽培品種和主要交易的野生金槐，具有非常好的代表性。

傅里葉紅外光譜技術具有簡便、快速、無損等優點，已在中藥材產地鑒定、結構分析及質量評價中廣泛應用（宋賢良等，2015;孔德鑫等，2016;史艷財等，2018b;銀勝高等，2018）。本研究顯示，栽培金槐品種和不同年齡野生金槐槐米FTIR指紋圖譜類似，只是在化學成分含量上存在差異。目前，國內收購的槐米中90%以上用于工業提取蘆丁，蘆丁含量高低是評價槐米質量最為重要的指標。此外，諸多研究表明，部分中藥材野生與栽培品種的組織構造、化學組分、有效成分含量相近，其藥理作用也相似，如防風（李康和周新蓓，2010）、徐長卿（揚衛賢等，1989）等。與國內其他產地槐米相比，本研究中所用兩類金槐槐米蘆丁含量相對較高（舒文將等，2017）、化學成分相似，故栽培金槐可作為野生金槐的替代品。基于紅外光譜進行的系統聚類和蘆丁含量測定結果顯示，與栽培金槐品種相比，高齡野生金槐槐米的有效成分含量高且較為穩定。這可能是由于金槐的蘆丁主要在花中合成并積累（舒文將等，2017），高齡金槐韌皮部老化，向其他器官運輸的能力減弱，故其含量高且穩定。這也說明高齡野生金槐的槐米將是優質槐米的一個重要來源。但高齡野生金槐數量相對較少，很難滿足工業生產中的巨大需求。

K類中心聚類分析屬于數據類的平均劃分，非常適用于判定研究對象的內在品質（王笑等，2018）。根據評價槐米質量好壞的決定性指標-蘆丁含量初步制定了金槐槐米的質量分級標準。在8個栽培金槐品種中，金槐J2、金槐J3、金槐J6 3個品種符合二級標準，其他5個符合三級標準。蘆丁含量高的3個品種（金槐J2、金槐J3、金槐J6）可作為以后深加工或擴大種植的首選。尤其是金槐J3，其品相較為優秀，更適用于金槐茶等產品的研發。此外，由于槐米蘆丁含量受種植條件、氣候等多種因素的影響，該分級標準還需進一步完善。

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