黃冬蘭， 陳小康， 徐永群

(韶關(guān)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,廣東韶關(guān) 512005)

黃芪為豆科植物蒙古黃芪Astragalusmembranaceus(Fisch.) Bge.var.monghoicus(Bge.) Hsiao 或膜莢黃芪Astragalusmembranaceus(Fisch.) Bge.的干燥根[1]。具有補(bǔ)氣固表，利尿托毒，排膿，斂瘡生肌等功效。臨床主要用于氣虛乏力，中氣下陷，久瀉脫肛，便血崩漏，表虛水腫，內(nèi)熱消渴，慢性腎炎蛋白尿，糖尿病等癥狀[1]。黃芪主產(chǎn)于我國(guó)山西、內(nèi)蒙古、甘肅、黑龍江等地，其質(zhì)量以山西渾源北岳恒山黃芪為最佳。不同產(chǎn)地的黃芪因生長(zhǎng)條件不同，所含的有效成分也會(huì)有所不同，因此鑒別區(qū)分黃芪的產(chǎn)地以保證用藥效果是十分必要的。目前，主要采用高效液相色譜(HPLC)法鑒別黃芪的產(chǎn)地，但該方法需要對(duì)藥材進(jìn)行預(yù)處理，既耗時(shí)又耗費(fèi)試劑，且操作較繁瑣，不太適合大量樣本的快速分析。因此，建立不同產(chǎn)地黃芪的快速有效鑒別方法對(duì)完善黃芪藥材的質(zhì)量評(píng)價(jià)體系具有重要的意義。

傅立葉變換紅外(FI-IR)光譜法鑒定復(fù)雜混合體系時(shí)具有整體、快速、無(wú)損等特點(diǎn)[2 - 4]，目前已在中藥的真?zhèn)?、?yōu)劣鑒別和質(zhì)量控制等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[5 - 10]。本文采用基于一維紅外光譜、二階導(dǎo)數(shù)譜和二維相關(guān)紅外光譜的紅外光三級(jí)鑒定法對(duì)不同產(chǎn)地的黃芪進(jìn)行鑒別，譜圖差異性逐漸增大，可快速鑒別不同產(chǎn)地黃芪。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

SpectrumOne傅里葉變換紅外光譜儀(美國(guó)，Perkin Elmer公司)，DTGS檢測(cè)器，附帶Spectrum光譜采集和處理軟件；CKW-Ⅱ型程序升溫儀(北京市朝陽(yáng)自動(dòng)化儀表廠(chǎng))。

KBr為碎狀晶體(光譜純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

紅外光譜用壓片法通過(guò)透射方式采集，光譜分辨率4 cm-1，測(cè)量范圍4 000～400 cm-1，每個(gè)樣品累計(jì)掃描16次。掃描時(shí)扣除H2O和CO2的干擾?？販胤秶?0～120 ℃，每隔10 ℃進(jìn)行一次紅外光譜掃描，升溫速率為2 ℃·min-1。

1.3 樣品來(lái)源與制備

黃芪樣品產(chǎn)地：山西渾源、陜西綏德、山西天鎮(zhèn)、內(nèi)蒙古固陽(yáng)，均為半野生蒙古黃芪，由韶關(guān)市麗珠集團(tuán)利民制藥廠(chǎng)所提供并鑒定。將各黃芪樣品分別于溫度60 ℃干燥至恒重，粉碎，過(guò)100目標(biāo)準(zhǔn)篩，各取粉末1～2 mg，KBr壓片法制樣，掃描測(cè)量紅外光譜圖。

1.4 數(shù)據(jù)處理

二階導(dǎo)數(shù)譜的獲得采用Perkin Elmer公司Spectrum V5.01操作軟件，平滑點(diǎn)數(shù)為13。

二維相關(guān)紅外光譜的獲得采用清華大學(xué)分析中心紅外光譜課題組自行設(shè)計(jì)的二維相關(guān)分析軟件。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同產(chǎn)地黃芪的一維紅外光譜分析

從圖1中可以看出，4種不同產(chǎn)地黃芪的紅外譜圖非常相似。以山西渾源黃芪的紅外譜圖為參考，采用Perkin Elmer公司Spectrum V5.0.1中Compare功能比較四個(gè)不同產(chǎn)地黃芪紅外譜圖，譜圖間相關(guān)系數(shù)分別為1.0000、0.9870、0.9738、0.9659。淀粉普遍存在于植物中，將黃芪藥材的紅外光譜圖和淀粉的紅外譜圖相比較發(fā)現(xiàn)有很大的相似性。黃芪藥材1 152、1 105、1 050 cm-1附近的特征峰與淀粉在該波數(shù)范圍內(nèi)的特征峰的峰位置、峰形狀相似，可初步推斷黃芪藥材中可能含有淀粉，其中陜西綏德產(chǎn)黃芪和淀粉的譜圖最為相似，這可進(jìn)一步說(shuō)明陜西綏德產(chǎn)黃芪中淀粉含量比其它三個(gè)產(chǎn)地黃芪中的都要高。1 600、1 510、1 425 cm-1的芳香族骨架振動(dòng)的吸收峰為木質(zhì)素特征吸收峰[11]，山西渾源和山西天鎮(zhèn)產(chǎn)黃芪譜圖中1 510、1 425 cm-1峰非常明顯，而其1 600 cm-1峰因譜峰的疊加沒(méi)有顯示，但是內(nèi)蒙古固陽(yáng)和陜西綏德產(chǎn)黃芪的1 510 cm-1附近的峰不明顯，這說(shuō)明山西渾源和山西天鎮(zhèn)產(chǎn)黃芪中木質(zhì)素含量高于內(nèi)蒙古固陽(yáng)和陜西綏德產(chǎn)黃芪。另外，從圖1中我們還可以看到，4個(gè)不同產(chǎn)地黃芪的一維紅外光譜在峰形狀、峰位置上具有一定的差異，例如：山西渾源和山西天鎮(zhèn)產(chǎn)黃芪的C=O伸縮振動(dòng)峰出現(xiàn)在1 736 cm-1處，內(nèi)蒙古固陽(yáng)產(chǎn)黃芪的該特征峰位置為1 740 cm-1，而陜西綏德產(chǎn)黃芪的該特征峰位置則為1 739 cm-1，并且它們?cè)? 240 cm-1附近C-O彎曲振動(dòng)峰的峰位置也不一致，說(shuō)明不同產(chǎn)地黃芪所含的酯類(lèi)或羧酸類(lèi)物質(zhì)存在差異。

2.2 不同產(chǎn)地黃芪的二階導(dǎo)數(shù)譜比較

不同產(chǎn)地的黃芪的一維紅外光譜圖之間差異較小，進(jìn)一步用表觀(guān)分辨率較高的二階導(dǎo)數(shù)譜法來(lái)分析鑒別不同產(chǎn)地的黃芪。圖2為不同產(chǎn)地黃芪和淀粉在1 300～500 cm-1范圍內(nèi)的二階導(dǎo)數(shù)紅外譜，從圖中可看出，在該波數(shù)范圍內(nèi)黃芪和淀粉的二階導(dǎo)數(shù)紅外譜圖非常相似，都具有1 205±3、1 162±2、1 108±3、1 078、1 058±8、1 016±5、985±4、922±1、891、764、710、572±3、529±6 cm-1等13個(gè)淀粉的特征峰，尤其是陜西綏德產(chǎn)黃芪的譜圖和淀粉的譜圖最為相似，因此，二階紅外譜的分析結(jié)果可進(jìn)一步佐證黃芪藥材中含有大量的淀粉，且陜西綏德產(chǎn)黃芪中淀粉的含量比其它三個(gè)產(chǎn)地黃芪中的都要高。在該區(qū)域內(nèi)，雖然4個(gè)不同產(chǎn)地黃芪的峰位置比較相似，但是相對(duì)峰強(qiáng)度存在很大的差異，例如：山西渾源產(chǎn)黃芪的最強(qiáng)峰為987 cm-1，1 078 cm-1峰次之；山西天鎮(zhèn)產(chǎn)黃芪的最強(qiáng)峰為989 cm-1，而次強(qiáng)峰則為1 052 cm-1；內(nèi)蒙古固陽(yáng)產(chǎn)黃芪的1 078和986 cm-1則強(qiáng)度相當(dāng)，同為最強(qiáng)峰；陜西綏德產(chǎn)黃芪的最強(qiáng)峰則出現(xiàn)在1 078 cm-1處。四者在該區(qū)域范圍內(nèi)的相對(duì)峰強(qiáng)度存在較大差異，說(shuō)明四者所含的淀粉含量有所不同。

圖1 不同產(chǎn)地黃芪的一維紅外光譜

圖2 不同產(chǎn)地黃芪的二階導(dǎo)數(shù)譜(1 300～500 cm-1)

圖3 不同產(chǎn)地黃芪的二階導(dǎo)數(shù)譜(1 800～1 300 cm-1)

圖3為不同產(chǎn)地黃芪在1 800～1 300 cm-1范圍內(nèi)的二階導(dǎo)數(shù)紅外譜，從圖中可以看到二階導(dǎo)數(shù)譜能剝離譜圖的重疊峰，提高譜圖的分辨率。結(jié)合一維紅外光譜(圖1)，可看到黃芪一維紅外光譜圖中的1 640 cm-1附近的醌類(lèi)C=O吸收峰在二階導(dǎo)數(shù)譜中被分裂為了1 690、1 680、1 659、1 640 cm-1等多個(gè)吸收峰，但四者的峰形狀和峰相對(duì)強(qiáng)度有很大的差別，說(shuō)明四者本身所含的醌類(lèi)物質(zhì)是不一致的。在1 600～1 450 cm-1范圍內(nèi)，黃芪藥材均含有1 596、1 510、1 468 cm-1等3個(gè)苯環(huán)的骨架振動(dòng)峰，但它們的相對(duì)峰強(qiáng)度有較大的不同，其中山西天鎮(zhèn)和陜西綏德產(chǎn)黃芪的1 511、1 468 cm-1峰的相對(duì)峰強(qiáng)度明顯強(qiáng)于山西渾源和內(nèi)蒙古固陽(yáng)產(chǎn)黃芪，且陜西綏德的1 511 cm-1峰右側(cè)有1個(gè)尖且強(qiáng)的1 500 cm-1峰，而其它3個(gè)產(chǎn)地的該特征峰不明顯，這四種藥材的峰形狀、相對(duì)峰強(qiáng)度的不同，說(shuō)明四者本身所含的芳香類(lèi)化合物存在差異。

圖4 不同產(chǎn)地黃芪的二維相關(guān)紅外光譜(1 170～1 490 cm-1)

2.3 不同產(chǎn)地黃芪的二維相關(guān)紅外光譜比較

一維紅外光譜和高分辨的二階導(dǎo)數(shù)譜都從不同的角度上體現(xiàn)了不同產(chǎn)地黃芪所含化合物的異同，為了鑒定的可靠和準(zhǔn)確，進(jìn)一步觀(guān)察兩者在熱微擾情況下的動(dòng)態(tài)光譜的結(jié)構(gòu)特征。圖4是 4個(gè)不同產(chǎn)地黃芪在1 170～1 490 cm-1范圍的二維相關(guān)紅外光譜，從圖中我們可以清楚地看到，不同產(chǎn)地黃芪都約在1 200、1 220和1 289 cm-1處具有明顯的自動(dòng)峰，成3×3矩陣，說(shuō)明黃芪藥材的糖苷類(lèi)基團(tuán)隨著溫度的升高有明顯的變化。不同產(chǎn)地黃芪在1 170～1 490 cm-1范圍的區(qū)別主要體現(xiàn)在1 459 cm-1自動(dòng)峰處，該自動(dòng)峰的相對(duì)強(qiáng)度依次為：內(nèi)蒙古固陽(yáng)>山西渾源產(chǎn)>山西天鎮(zhèn)>陜西綏德，這說(shuō)明不同產(chǎn)地黃芪該自動(dòng)峰所對(duì)應(yīng)的基團(tuán)對(duì)溫度的敏感程度是不一致的。

圖5為4個(gè)不同產(chǎn)地黃芪在1 000～1 160 cm-1范圍的二維相關(guān)紅外光譜，從圖中可清看到，不同產(chǎn)地黃芪在此區(qū)域范圍內(nèi)都有5個(gè)明顯的自動(dòng)峰，分別為1 009、1 030、1 069、1 090和1 140 cm-1，成5×5矩陣。其中，山西渾源和山西天鎮(zhèn)產(chǎn)黃芪的二維相關(guān)紅外譜圖較為相似，1 090 cm-1峰均為最強(qiáng)自動(dòng)峰，且其它4個(gè)自動(dòng)峰強(qiáng)度中等；而內(nèi)蒙古固陽(yáng)和陜西綏德與前二者差異較大，內(nèi)蒙古固陽(yáng)產(chǎn)黃芪的最強(qiáng)自動(dòng)峰為1 090 cm-1，且1 009和1 069 cm-1自動(dòng)峰強(qiáng)度相當(dāng)為次強(qiáng)峰；陜西綏德產(chǎn)黃芪的最強(qiáng)峰則出現(xiàn)在1 069 cm-1處，1 090 cm-1略低于1 069 cm-1為次強(qiáng)峰。以上這些差異說(shuō)明黃芪所含組分與其產(chǎn)地具有相關(guān)性，產(chǎn)地地理環(huán)境和距離越近其組分越相似。二維相關(guān)紅外光譜的分析結(jié)果表明：二維相關(guān)紅外譜圖提供的譜圖差異更加明顯，利用這些差異，可以將不同產(chǎn)地的黃芪藥材進(jìn)行鑒別。

圖5 不同產(chǎn)地黃芪的二維相關(guān)紅外光譜(1 000～1 160 cm-1)

3 結(jié)論

綜上所述，由一維紅外光譜、二階導(dǎo)數(shù)譜和二維相關(guān)紅外光譜構(gòu)成的紅外三級(jí)鑒定法不僅可以用于快速有效鑒別不同產(chǎn)地的黃芪，且通過(guò)紅外光譜分析還可確定在黃芪原藥材中含有淀粉和木質(zhì)素。對(duì)于一維紅外光譜較相似的樣品，進(jìn)一步采用高分辨率的二階導(dǎo)數(shù)譜和二維相關(guān)紅外譜對(duì)藥材加以鑒別。該方法快速、簡(jiǎn)便、無(wú)損、客觀(guān)、成本低、重復(fù)性好，可為不同產(chǎn)地中藥的鑒別提供一種新的有效方法。