差热分析法和近红外漫反射光谱法快速鉴别不同栽培品种的苦荞麦

林兵，林锦明，邵美红，孙加焱，秦路平(.第二军医大学药学院，上海 00433;.浙江省建德市种子管理站，浙江建德 3600)

差热分析法和近红外漫反射光谱法快速鉴别不同栽培品种的苦荞麦

林兵1，林锦明1，邵美红2，孙加焱2，秦路平1(1.第二军医大学药学院，上海 200433;2.浙江省建德市种子管理站，浙江建德 311600)

目的用差热分析法(DTA)和近红外漫反射光谱(NIRS)法对11种栽培苦荞麦进行快速分析鉴别。方法应用TG-DTA热重差热联用仪分别对11个栽培品种苦荞麦进行差热图谱扫描与分析。实验条件为差热量程:±50 μV;升温速率:15℃/min;升温范围:35℃～500℃;气氛为氮气，流速:50 ml/min。应用Bruker Vector 22/N型傅立叶变换近红外光谱仪对11种栽培苦荞麦进行扫描。实验条件为测定方式:积分球漫反射;扫描次数64次;扫描范围:3 700～12 000/cm。结果结合两种方法能快速鉴别“建德苦荞麦”同其他苦荞麦，鉴别效果良好。结论“建德苦荞麦”作为一个新的培育品种，可以对其营养成分、药理活性进行进一步评价，为广泛推广提供参考。

苦荞麦;差热分析(DTA);近红外漫反射光谱(NIRS);鉴别

苦荞麦Fagopyrum tataricum(L.)Gaertn属蓼科(Polygonacea)双子叶植物，俗称苦荞，又名野荞麦、鞑靼荞。据《本草纲目》记载:苦荞麦性味苦、平、寒，有益气力，续精神，利耳目，有降气宽肠健胃的作用。现代临床医学观察表明，苦荞麦粉及其制品含有丰富的黄酮类物质，该类物质具有降血糖、降血脂、增强人体免疫力的作用，对糖尿病、高血压、高血脂、冠心病、中风等病人都有辅助治疗作用［1～3］。苦荞麦集七大营养素于一身，被誉为“五谷之王”、“三降食品(降血压，降血糖，降血脂)”，含有丰富的蛋白质、氨基酸、维生素、微量元素以及膳食纤维等营养物质，是国际粮农组织公认的优秀粮药兼用粮种［4，5］。

目前苦荞麦栽培品种非常多，新的栽培品种不断被培育出来，但不同苦荞麦间有不同的适应性，需因地制宜。为实现苦荞麦的高产，笔者经提纯复壮培育了“建德苦荞麦”，其不但抗逆性强，抗伏能力强，而且丰产性能好。为了证明“建德苦荞麦”是笔者培育的新品种，保护知识产权，本研究收集了市面上广泛用于种植的共11个苦荞麦栽培品种，并对它们进行分析鉴定。11个苦荞麦栽培品种分别为:“建德苦荞麦”、红花荞、黑苦荞麦、川荞1号、川荞2号、西荞2号、西荞3号、定边苦荞麦、西农9909、西农9920、西农9940，其中“建德苦荞麦”，红花荞为浙江省建德地区培育品种，其他苦荞麦种源来自陕西和四川(详见表1)。

表111 个栽培品种苦荞麦燃烧热焓

差热分析法(differential thermal analysis，DTA)和近红外漫反射光谱技术(NIRS)两种方法具有无需破坏样品、制样，可直接测定固体样品，操作简便、快速的优点［6，7］。在中药学领域，已被用于生药鉴别、指纹图谱、含量测定、品质分析等方面，展示出广阔的应用前景［8，9］。为实现不同栽培品种苦荞麦的快速鉴别，笔者结合差热分析(DTA)和近红外漫反射光谱(NIRS)两种方法对“建德苦荞麦”等11个栽培品种的苦荞麦进行了分析鉴定。

1 仪器与材料

1.1 仪器TG/DTA热重差热联用仪(Diamond日本精工)。Bruker Vector 22/N型傅立叶变换近红外光谱仪(德国Bruker公司)，内置镀金的漫反射积分球，JM1200天平(余姚纪铭称重校验设备有限公司)。

1.2 材料11个栽培品种的苦荞麦种子均由浙江省建德市种子管理站提供，分别为:“建德苦荞麦”、黑苦荞麦、川荞1号、川荞2号、西荞2号、西荞3号、定边苦荞麦、西农9909、西农9920、西农9940、红花荞。上述样品均由第二军医大学药学院生药学教研室秦路平教授鉴定，将样品分别粉碎后置于烘箱中，经50℃烘干后过150目筛，供测试用。

2 方法

2.1 差热分析差热量程:±50 μV;升温速率:15℃/min;升温范围:35～500℃;气氛为氮气，流速: 50 ml/min;参比物为三氧化二铝。取样品约7 mg，精密称定，置三氧化二铝坩埚中，按实验条件程序升温，分别对上述11个样品进行热图谱扫，每个样品重复2次。

2.2 近红外漫反射测定方式:积分球漫反射;扫描次数64次;扫描范围:3 700～12 000/cm;取样品约2 g，精密称定，置测量杯中，以金箔为参比，按实验条件进行扫描，每个样品重复3次，求平均光谱。

3 结果

3.1 近红外漫反射分析结果图1中曲线为11个不同栽培品种苦荞麦的热图谱，从图中可以看出，它们均有1个吸热峰(80℃)及1个放热峰(370℃)，具有相同的峰形及图谱特征，此特征可作为不同栽培品种苦荞麦共同的热谱指纹。其中不同峰的大小、位置有差异，这是由于不同栽培品种苦荞麦中所含某种成分的含量高低不同所致。

图111 个栽培品种苦荞麦的DTA图谱

11个样品DTA曲线中放热峰的燃烧热焓的测定数据见表1。从表1中得知:①“建德苦荞麦”因其放热峰明显、燃烧热焓值与其它样品大很多，据此，可很容易与其余不同品种苦荞麦进行鉴别。②不同栽培品种苦荞麦的燃烧热焓不同，其中燃烧热焓最大的是“建德苦荞麦”为943 J/g，燃烧热晗最小的是红花荞为162 J/g。根据该燃烧热焓的大小可予以区别。

3.2 差热分析结果图2是11个栽培品种苦荞麦种子的近红外漫反射图谱。苦荞麦种子的主要化学成分为黄酮类、氨基酸类、水分、脂肪和糖类等物质［10］。苦荞麦种子中化学成分较多，成分复杂。但不同品种苦荞麦间的化学成分相近，其近红外原谱特征不能直接区分。因此笔者对样品原谱的数据进行相应的预处理。

图211 个栽培品种苦荞麦的近红外漫反射光谱图

笔者选取光谱信息丰富，强度相对较大的4 000～9 000/cm谱段，用一阶导数+矢量归一化对数据进行预处理，然后进行聚类，得树形聚类图，见图3。从图可以看出聚类结果比较理想。

图311 个栽培品种苦荞麦样品的NIRDRS图谱聚类图

由聚类结果可知，11种栽培苦荞麦可聚为两个大类，其中西荞2号和西荞3号聚为一大类，其次川荞1号和川荞2号同其他苦荞麦聚为一大类。聚类分析中差异最小的几组为:“建德苦荞麦”和红花荞、黑苦荞麦和西农9920、西农9909和西农9940。仅根据近红外漫反射图谱聚类分析并不能完全区分聚在一起的两种苦荞麦，但结合差热分析数据则可以将二者区分开来，其中“建德苦荞麦”和红花荞聚为一类差异很小，但它们的燃烧热焓分别为943和162 J/g，二者可以区别。西农9909和西农9940的的燃烧热焓分别为316和910 J/g，黑苦荞麦和西农9920的燃烧热焓分别为334和635J/g，川荞1号和川荞2号的燃烧热焓分别为777和498 J/g，西荞2号和西荞3号的燃烧热焓分别为550和457 J/g。结合差热分析数据和近红外漫反射图谱聚类可以将11种栽培苦荞快速进行鉴别。

4 讨论

苦荞麦在我国大部分地区都有种植，由于其药食同源的特性，苦荞麦保健食品不断被人们所重视，目前市场上开发的苦荞麦产品包括:食品、饮料、保健品、化妆品多个领域［11～15］。苦荞麦是浙江省建德地区重要的经济作物之一，其中“建德苦荞麦”是由当地选育出的一个新品种，其植株高大，叶片宽大，叶色淡绿色，结籽率较高，花期早，抗倒伏，产量高。由差热分析结果数据可知，“建德苦荞麦”具有最高的热燃烧焓(943 J/g)，比最低的红花荞(162 J/g)高出781 J/g，意味着在同等质量的情况下，“建德苦荞麦”能提供最多的能量，具有更大的开发潜力。同时“建德苦荞麦”作为一个新品种，笔者还应该对其各种营养成分、药理活性成分等进行综合评价，为进一步推广提供参考，以创造更大的经济价值。

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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

浙江省种子基金项目(浙农计2009168号).

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

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