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        差熱分析法和近紅外漫反射光譜法快速鑒別不同栽培品種的苦蕎麥

        2012-09-07 13:39:28林兵林錦明邵美紅孫加焱秦路平第二軍醫(yī)大學藥學院上海00433浙江省建德市種子管理站浙江建德3600
        藥學實踐雜志 2012年3期
        關鍵詞:燃燒熱西農建德

        林兵,林錦明,邵美紅,孫加焱,秦路平(.第二軍醫(yī)大學藥學院,上海 00433;.浙江省建德市種子管理站,浙江建德 3600)

        差熱分析法和近紅外漫反射光譜法快速鑒別不同栽培品種的苦蕎麥

        林兵1,林錦明1,邵美紅2,孫加焱2,秦路平1(1.第二軍醫(yī)大學藥學院,上海 200433;2.浙江省建德市種子管理站,浙江建德 311600)

        目的用差熱分析法(DTA)和近紅外漫反射光譜(NIRS)法對11種栽培苦蕎麥進行快速分析鑒別。方法應用TG-DTA熱重差熱聯(lián)用儀分別對11個栽培品種苦蕎麥進行差熱圖譜掃描與分析。實驗條件為差熱量程:±50 μV;升溫速率:15℃/min;升溫范圍:35℃~500℃;氣氛為氮氣,流速:50 ml/min。應用Bruker Vector 22/N型傅立葉變換近紅外光譜儀對11種栽培苦蕎麥進行掃描。實驗條件為測定方式:積分球漫反射;掃描次數64次;掃描范圍:3 700~12 000/cm。結果結合兩種方法能快速鑒別“建德苦蕎麥”同其他苦蕎麥,鑒別效果良好。結論“建德苦蕎麥”作為一個新的培育品種,可以對其營養(yǎng)成分、藥理活性進行進一步評價,為廣泛推廣提供參考。

        苦蕎麥;差熱分析(DTA);近紅外漫反射光譜(NIRS);鑒別

        苦蕎麥Fagopyrum tataricum(L.)Gaertn屬蓼科(Polygonacea)雙子葉植物,俗稱苦蕎,又名野蕎麥、韃靼蕎。據《本草綱目》記載:苦蕎麥性味苦、平、寒,有益氣力,續(xù)精神,利耳目,有降氣寬腸健胃的作用?,F代臨床醫(yī)學觀察表明,苦蕎麥粉及其制品含有豐富的黃酮類物質,該類物質具有降血糖、降血脂、增強人體免疫力的作用,對糖尿病、高血壓、高血脂、冠心病、中風等病人都有輔助治療作用[1~3]??嗍w麥集七大營養(yǎng)素于一身,被譽為“五谷之王”、“三降食品(降血壓,降血糖,降血脂)”,含有豐富的蛋白質、氨基酸、維生素、微量元素以及膳食纖維等營養(yǎng)物質,是國際糧農組織公認的優(yōu)秀糧藥兼用糧種[4,5]。

        目前苦蕎麥栽培品種非常多,新的栽培品種不斷被培育出來,但不同苦蕎麥間有不同的適應性,需因地制宜。為實現苦蕎麥的高產,筆者經提純復壯培育了“建德苦蕎麥”,其不但抗逆性強,抗伏能力強,而且豐產性能好。為了證明“建德苦蕎麥”是筆者培育的新品種,保護知識產權,本研究收集了市面上廣泛用于種植的共11個苦蕎麥栽培品種,并對它們進行分析鑒定。11個苦蕎麥栽培品種分別為:“建德苦蕎麥”、紅花蕎、黑苦蕎麥、川蕎1號、川蕎2號、西蕎2號、西蕎3號、定邊苦蕎麥、西農9909、西農9920、西農9940,其中“建德苦蕎麥”,紅花蕎為浙江省建德地區(qū)培育品種,其他苦蕎麥種源來自陜西和四川(詳見表1)。

        表111 個栽培品種苦蕎麥燃燒熱焓

        差熱分析法(differential thermal analysis,DTA)和近紅外漫反射光譜技術(NIRS)兩種方法具有無需破壞樣品、制樣,可直接測定固體樣品,操作簡便、快速的優(yōu)點[6,7]。在中藥學領域,已被用于生藥鑒別、指紋圖譜、含量測定、品質分析等方面,展示出廣闊的應用前景[8,9]。為實現不同栽培品種苦蕎麥的快速鑒別,筆者結合差熱分析(DTA)和近紅外漫反射光譜(NIRS)兩種方法對“建德苦蕎麥”等11個栽培品種的苦蕎麥進行了分析鑒定。

        1 儀器與材料

        1.1 儀器TG/DTA熱重差熱聯(lián)用儀(Diamond日本精工)。Bruker Vector 22/N型傅立葉變換近紅外光譜儀(德國Bruker公司),內置鍍金的漫反射積分球,JM1200天平(余姚紀銘稱重校驗設備有限公司)。

        1.2 材料11個栽培品種的苦蕎麥種子均由浙江省建德市種子管理站提供,分別為:“建德苦蕎麥”、黑苦蕎麥、川蕎1號、川蕎2號、西蕎2號、西蕎3號、定邊苦蕎麥、西農9909、西農9920、西農9940、紅花蕎。上述樣品均由第二軍醫(yī)大學藥學院生藥學教研室秦路平教授鑒定,將樣品分別粉碎后置于烘箱中,經50℃烘干后過150目篩,供測試用。

        2 方法

        2.1 差熱分析差熱量程:±50 μV;升溫速率:15℃/min;升溫范圍:35~500℃;氣氛為氮氣,流速: 50 ml/min;參比物為三氧化二鋁。取樣品約7 mg,精密稱定,置三氧化二鋁坩堝中,按實驗條件程序升溫,分別對上述11個樣品進行熱圖譜掃,每個樣品重復2次。

        2.2 近紅外漫反射測定方式:積分球漫反射;掃描次數64次;掃描范圍:3 700~12 000/cm;取樣品約2 g,精密稱定,置測量杯中,以金箔為參比,按實驗條件進行掃描,每個樣品重復3次,求平均光譜。

        3 結果

        3.1 近紅外漫反射分析結果圖1中曲線為11個不同栽培品種苦蕎麥的熱圖譜,從圖中可以看出,它們均有1個吸熱峰(80℃)及1個放熱峰(370℃),具有相同的峰形及圖譜特征,此特征可作為不同栽培品種苦蕎麥共同的熱譜指紋。其中不同峰的大小、位置有差異,這是由于不同栽培品種苦蕎麥中所含某種成分的含量高低不同所致。

        圖111 個栽培品種苦蕎麥的DTA圖譜

        11個樣品DTA曲線中放熱峰的燃燒熱焓的測定數據見表1。從表1中得知:①“建德苦蕎麥”因其放熱峰明顯、燃燒熱焓值與其它樣品大很多,據此,可很容易與其余不同品種苦蕎麥進行鑒別。②不同栽培品種苦蕎麥的燃燒熱焓不同,其中燃燒熱焓最大的是“建德苦蕎麥”為943 J/g,燃燒熱晗最小的是紅花蕎為162 J/g。根據該燃燒熱焓的大小可予以區(qū)別。

        3.2 差熱分析結果圖2是11個栽培品種苦蕎麥種子的近紅外漫反射圖譜??嗍w麥種子的主要化學成分為黃酮類、氨基酸類、水分、脂肪和糖類等物質[10]??嗍w麥種子中化學成分較多,成分復雜。但不同品種苦蕎麥間的化學成分相近,其近紅外原譜特征不能直接區(qū)分。因此筆者對樣品原譜的數據進行相應的預處理。

        圖211 個栽培品種苦蕎麥的近紅外漫反射光譜圖

        筆者選取光譜信息豐富,強度相對較大的4 000~9 000/cm譜段,用一階導數+矢量歸一化對數據進行預處理,然后進行聚類,得樹形聚類圖,見圖3。從圖可以看出聚類結果比較理想。

        圖311 個栽培品種苦蕎麥樣品的NIRDRS圖譜聚類圖

        由聚類結果可知,11種栽培苦蕎麥可聚為兩個大類,其中西蕎2號和西蕎3號聚為一大類,其次川蕎1號和川蕎2號同其他苦蕎麥聚為一大類。聚類分析中差異最小的幾組為:“建德苦蕎麥”和紅花蕎、黑苦蕎麥和西農9920、西農9909和西農9940。僅根據近紅外漫反射圖譜聚類分析并不能完全區(qū)分聚在一起的兩種苦蕎麥,但結合差熱分析數據則可以將二者區(qū)分開來,其中“建德苦蕎麥”和紅花蕎聚為一類差異很小,但它們的燃燒熱焓分別為943和162 J/g,二者可以區(qū)別。西農9909和西農9940的的燃燒熱焓分別為316和910 J/g,黑苦蕎麥和西農9920的燃燒熱焓分別為334和635J/g,川蕎1號和川蕎2號的燃燒熱焓分別為777和498 J/g,西蕎2號和西蕎3號的燃燒熱焓分別為550和457 J/g。結合差熱分析數據和近紅外漫反射圖譜聚類可以將11種栽培苦蕎快速進行鑒別。

        4 討論

        苦蕎麥在我國大部分地區(qū)都有種植,由于其藥食同源的特性,苦蕎麥保健食品不斷被人們所重視,目前市場上開發(fā)的苦蕎麥產品包括:食品、飲料、保健品、化妝品多個領域[11~15]??嗍w麥是浙江省建德地區(qū)重要的經濟作物之一,其中“建德苦蕎麥”是由當地選育出的一個新品種,其植株高大,葉片寬大,葉色淡綠色,結籽率較高,花期早,抗倒伏,產量高。由差熱分析結果數據可知,“建德苦蕎麥”具有最高的熱燃燒焓(943 J/g),比最低的紅花蕎(162 J/g)高出781 J/g,意味著在同等質量的情況下,“建德苦蕎麥”能提供最多的能量,具有更大的開發(fā)潛力。同時“建德苦蕎麥”作為一個新品種,筆者還應該對其各種營養(yǎng)成分、藥理活性成分等進行綜合評價,為進一步推廣提供參考,以創(chuàng)造更大的經濟價值。

        [1]胡一冰,楊敬東,鄒亮,等.苦蕎麥藥理研究及臨床應用概況[J].成都大學學報(自然科學版),2006,25(4):271.

        [2]田秀紅,任濤.苦蕎麥的營養(yǎng)保健作用與開發(fā)利用[J].中國食物與營養(yǎng),2007,(10):44.

        [3]田秀紅,劉鑫峰,閆峰,等.苦蕎麥的藥理作用與食療[J].農產品加工·學刊,2008,(8):31.

        [4]朱瑞,高南南,陳建民.苦蕎麥的化學成分和藥理作用[J].中國野生植物資源,2003,(4):7.

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        Identification of different breeds of Fagopyrum tataricum by differential thermal analysis and near infrared reflectance spectroscopy

        LIN Bing1,LIN Jin-ming1,SHAO Mei-hong2,SUN Jia-yan2,QIN Lu-ping1(1.Department of Pharmacognosy,School of Pharmacy,Second Military Medical University,Shanghai 200433 China;2.Zhejiang Jiande Seed Control Station,Jiande 311600,China)

        ObjectiveTo identify different breeds ofFagopyrum tataricumby differential thermal analysis and near infrared reflectance spectroscopy.MethodsTG/DTA and thermal analysis were both used to scan and analyze the thermal map of 11 breeds ofF.tartaricum.The experiment conditions included DTA range of±50 μV,a calefactive rate of 15℃/min,an ambience of nitrogen and flow velocity of 50 ml/min.Bruker Vector 22/N-type Fourier transform near infrared spectroscopy was used to scan and analyze of 11 breedsF.tartaricum.Experiment conditions were:integrating sphere diffuse reflectance as measure methods;scan for 64 times;3 700~12 000/cm as scan range.ResultsBoth methods could identify the Jiande tartary buckwheat from other breeds.ConclusionJiande tartary buckwheat was a new cultivar,nutrient value and pharmacological activity of which should be evaluated for promotion.

        Fagopyrum tataricum;differential thermal analysis;near infrared spectroscopy;identification

        O629.13

        A

        1006-0111(2012)03-0194-03

        10.3969/j.issn.1006-0111.2012.03.010

        2011-02-28

        [修回日期]2011-12-28

        浙江省種子基金項目(浙農計2009168號).

        林兵(1986-),男,碩士研究生.Tel:(021)81871305,E-mail:CB_smmu@99.com.

        秦路平.Tel:(021)81871300,E-mail:lpqin@smmu.edu.cn.

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