青海不同產地寬葉羌活紅外光譜測定分析

劉國輝，李美雎，朱瑞娟，陳海娟，尚 軍

(1.西寧市園林植物園，青海 西寧 810008；2.青海師范大學生命科學學院，青海 西寧 810008)

紅外光譜又稱分子振動轉動光譜，是由于分子發生振動能級的躍遷所產生的。紅外光譜技術是現代用來檢測有機物分子結構的研究和化學組成的分析的一種常用技術。能夠反映樣品的綜合信息，定性和定量分析有機物，具有樣品處理簡單，檢測試樣用量少，不損壞樣品，檢測速度快，靈敏度高，檢測范圍廣等優點。已經成為中藥鑒別、中藥炮制等最常用和不可或缺的一種檢測工具[1]。在分析化學、結構化學中也普偏使用。紅外光譜由于在中藥質量控制研究中的指紋信息量大、特征性強，而被更多的應用于中藥指紋圖譜的構建[2，3]。實驗通過測定采自青海省互助縣北山、互助縣佑寧寺、瑪沁縣軍功幫菜、湟中縣丹麻、民和縣七里寺、貴南縣城邊和果洛州軍功和瑪可河地區產寬葉羌活的一維紅外光譜及二階導數光譜，采用相關性分析、主成分分析以及聚類分析，構建青海不同產地寬葉羌活紅外光譜指紋圖譜[4，5]，為寬葉羌活藥材鑒定及質量評價提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 藥品與藥材來源 8種寬葉羌活藥材均采挖于青海省不同的地方，分別為互助北山、果洛軍功、瑪可河、幫菜和湟中、佑寧寺、民和、貴南；藥材粉碎后過60目篩，密閉保存備用。溴化鉀( KBr，光譜純)碎晶購于天津博君科技有限公司。

1.1.2 實驗儀器

傅立葉變換紅外光譜儀為Spectrum Two(美國Perkin Elmer公司)；

YP-2壓片機(上海山岳科學儀器有限公司)；

電子天平METTLER TOLEDO (XP205 DeltaRange)；

其它：瑪瑙研缽。

1.2 方法

1.2.1 樣品的制備 取已粉碎處理后的藥材粉末與完全干燥的溴化鉀粉末約1∶200進行壓片，以溴化鉀壓片作為空白對照。

1.2.2 儀器測試條件 一維紅外光譜的掃描范圍為4 000～450 cm-1，分辨率為4 cm-1，累加掃描64次，掃描過程中實時扣除二氧化碳和水蒸氣干擾。

1.2.3 精密度的測定 取處理后的互助北山樣品連續測定5次，所得紅外圖譜完全一致，譜圖的相關性為0.999，RSD值為0.000%，表明儀器精密度良好。

1.2.4 重復性試驗 使用在互助北山采取的樣品，按供試品制備方法平行制備5份，分別測定，所得紅外光譜圖比較一致，譜圖的相關系數為0.962，RSD值為2.390%，表明方法重復性良好。

1.2.5 一維紅外光譜的測定 先取空白片于紅外光譜儀中掃描，得空白片的一維紅外光譜。再將樣品片于紅外光譜儀中掃描，得到樣品片的一維紅外光譜。

1.2.6 一維紅外光譜的標準化 將收集得到的一維紅外光譜進行坐標轉化(縱坐標為吸光度)，基線校正，光譜歸一化，得到標準圖譜。儀器自動識別紅外光譜峰的閾值設為0.01A(峰強)。

1.2.7 二階導數光譜計算 對已標準化的一維紅外光譜計算二階導數，13點平滑，即得二階導數光譜。儀器自動識別峰的閾值設為0.0005A(峰強)。

2 結果

2.1 寬葉羌活一維光譜分析

產自8個不同地區寬葉羌活植物藥材的一維紅外光譜比較主要吸收峰位3 437～3 402、2 929～2 925、2 856～2 854、1 740～1 718、1 688～1 626、1 516～1 513、1 456～1 423、1 323、1 260～1 257、1 168～1 121、1 075～1 029、876、536～530、473 cm-1等處(圖1)。其中3 437～3 402 cm-1為羥基伸縮振動吸收峰2 929～2 925cm-1為甲基反對稱伸縮振動吸收峰，2 856～2 854 cm-1為亞甲基對稱伸縮振動吸收峰，1 740～1 718 cm-1為醛類或酮類的羰基伸縮振動吸收峰，1 688～1 626 cm-1為碳雙鍵伸縮振動、羰基伸縮振動或酰胺彎曲振動吸收峰，1 516～1 513 cm-1為苯環骨架振動吸收峰，1 456～1 423 cm-1可能為甲基反對稱彎曲振動或亞甲基彎曲振動吸收峰，1 323、1 260～1 257、1 168～1 121、1 075～1 029 cm-1為C-O伸縮振動吸收峰，963以下cm-1為苯環骨架振動吸收峰。

由表1可知，產自貴南與軍功、湟中、幫菜四地寬葉羌活相比化學成分差異較小，相關性在0.900以上，與其他地方的相比化學成分差異較大，相關性在0.900以下；產自佑寧寺的寬葉羌活與其他地方相比化學成分差異較大，相關性在0.900以下；產自瑪可河的寬葉羌活與互助北山、軍功、湟中、幫菜的相比化學成分差異較小，相關性在0.900以上，其他地方的相比化學成分差異較大，相關性在0.900以下；產自互助北山的寬葉羌活與瑪可河、軍功、湟中、幫菜的相比化學成分差異較小，相關性在0.900以上，其他地方的藥材相比化學成分差異較大；產自民和的寬葉羌活與瑪可河、互助北山、湟中的相比化學成分差異較小，相關性在0.900以上，與其他地方的相比化學成分差異較大；產自軍功的寬葉羌活與瑪可河、互北山、湟中、幫菜的相比化學成分差異較小，相關性在0.900以上，其他地方的相比化學成分差異較大；產自湟中與瑪可河、互北山、軍功、幫菜的寬葉羌活相比化學成分差異較小，相關性在0.900以上，其他地方的相比化學成分差異較大。結果表明：產自佑寧寺的寬葉羌活化學成分與其他地方的相比差異較大，而產自貴南、民和、瑪可河、互助北山、軍功、湟中、幫菜的寬葉羌活化學成分相似。

2.2 不同產地寬葉羌活二階導數光譜的比較

由于在1 800 cm-1之前會受-OH的影響，而800 cm-1之后基線漂移過大，故選擇1 800～800 cm-1范圍內寬葉羌活二階導數光譜(圖2)進行分析。寬葉羌活二階導數譜中使用垂直光標標記，顯示1 627、1 606、1 592、1 580、1 566、1 515、1 501、1 488、1 467、1 400、1 369、1 351、1 286、1 258、1 169、1 105、1 076、984 cm-1是幾個地方寬葉羌活的共同峰。

2.3 寬葉羌活主成分分析

于1 800～800 cm-1波數處[3]，選取8個不同產地的寬葉羌活紅外一維圖譜1 628、1 074、1 033 cm-13個共有峰，以吸光度為指標進行主成分分析。其KMO值為0.721，p=0.008，說明所選3個共有峰適宜做主成分分析，結果如表2，第一主成分累計方差為85.818%，說明第一個主成分即可解釋3個紅外吸收峰變異的85.818%，即第一個主成分可以利用資料量的85.818%；經旋轉成分矩陣計算因子最終的得分后，進一步計算各產地寬葉羌活化學成分累積量綜合得分，結果如表2所示，8個不同產地寬葉羌活化學成分累積量大小依次為果洛軍功、互助北山、民和、貴南、湟中、幫菜、佑寧寺、瑪可河。

表1 不同產地的寬葉羌活藥材相關性測定結果

表2 解釋的總方差

表3 成分因子得分變量

圖3 不同產地寬葉羌活聚類分析圖

2.4 聚類分析

將寬葉羌活一維紅外光譜經吸光度轉換、基線校正及歸一化后，以吸光度為量化指標進行聚類分析。

抽取寬葉樣品的主要3個共有吸收峰數據點，即相對應的吸收峰A值，SPSS17.0軟件進行聚類分析，結果如圖3。從系統聚類分析圖可以看出，可以將民和、互助北山、果洛軍功、湟中、瑪可河地區的寬葉羌活歸為一類，幫菜、貴南的歸為一類。佑寧寺的為一類。

3 討論

通過構建青海8個產地寬葉羌活整體紅外指紋圖譜，定性定量的分析了青海8個不同產地羌活品質及相互關系。結果表明，8個產地的寬葉羌活樣品中有18個共有峰，通過相關性分析及主成分分析結果表明：青海8個不同產地寬葉羌活所含化學成分的種類及含量存在一定差異，且即便是化學成分類型相似，但化學成分累積量也存在一定差異，進而影響其品質的差異。中藥材由于產地不同，生代謝產物在結構類型及有效成分含量方面均存在一定的差異性[6]，通過測定中藥材整體紅外特征指紋圖譜，在宏觀上可以反應中藥化學成分類型及相互關系，并通過不同產地間中藥材一維紅外指紋圖譜及二階導數光譜的峰形、出峰位置及相關系數分析，對不同產地間藥材進行定性分析，找出相互間的關系，且此方法指紋性強，分析速度快，靈敏度高。同時，在一維紅外圖譜的基礎上，經吸光度轉化、基線校正和標準化，以特征峰吸光度為量化指標，選擇特征性強的共有特征峰進行主成分分析和聚類分析，并計算綜合得分，評定中藥材化學成分累積量，建立不同產地間中藥材的化學成分累積量品質關系評價。

但由于中藥材化學成分類型復雜，藥理活性物質基礎不明，僅僅建立以化學物質為特征的指紋圖譜，還無法滿足中藥材“譜—效”關系的質量控制要求。