不同产地藿香的红外光谱分析

巩丽丽 星星 魏爱华 图雅

广藿香为唇形科植物广藿香Pogostemon cablin(Blanco)Benth 的干燥地上部分。市场上流通的广藿香药材按产地不同分石牌产广藿香(简称牌香)、高要产广藿香(简称肇香)，海南产广藿香(简称南香)，湛江产广藿香(简称湛香)等四种［1］，但因产地生态环境、采收时间和加工方法的不同，不同产地药材的品质有所差异，前两者为道地药材，质量优，后两者质量较次［2-3］。对于不同产地广藿香，已有学者从挥发油的组成成分［4］、挥发油的药理作用［5］、广藿香体内微量元素［3］及其基因序列［1］、形态学、组织学［6］等方面作了比较研究，红外光谱法用于中药材的鉴定及质量控制具有真实、宏观、整体的特点［7-9］。目前采用红外光谱法分析鉴定中药材的报道已有很多，例如红外光谱法地黄不同炮制品、黄连不同提取物的成分分析;采用二维相关红外光谱法鉴别不同产地仙的鹤草等［10-12］。本文采用傅里叶变换红外光谱技术和二维相关红外光谱法，对来自不同产地的广霍香进行了分析与鉴定，为区别不同产地广藿香提供一种快速准确的方法。

1 材料与方法

1.1 样品来源

牌香，肇香，南香，湛香均由内蒙古民族大学标本馆提供，由山东中医药大学药学院石俊英教授鉴定为唇形科植物广藿香Pogostemon cablin (Blanco)Benth 的干燥地上部分。

1.2 主要仪器

FT-IR 红外光谱仪为美国Perkin Elmer 公司的Spectrum One，DTGS 检测器，分辨率4 cm-1，测量范围:4000 ～400 cm-1，扫描信号累加16 次，OPD 速度为0.2 cm-1/s，扫描时实时扣除H2O 和CO2的干扰。50 ～886 型变温附件(Love Control 公司)，控温范围:50 ～120℃，每隔10℃进行一次红外光谱扫描，升温速率为2℃/min。

1.3 样品制备

分别将牌香，肇香，南香，湛香等不同产地的干燥药材除去杂质，分别取100 g 粉碎成粉末过200目筛后，取适量样品粉末与溴化钾混合，研磨均匀后压片，放入红外光谱仪中测定。

1.4 数据处理

谱图处理采用Perkin2Elmer 公司的定性分析软件——对比软件(Compare)。其原理是根据数学上的相关系数来比较两个红外光谱之间(或者一个光谱和一系列光谱之间)的相似程度。二阶导数谱的获得采用13 点平滑;二维相关红外谱图的获得采用清华大学自行设计的二维相关分析软件进行分析处理［9］。

2 结果与讨论

2.1 肇香的红外光谱分析

图1为肇香样品的红外光谱图，在4000 ～1300 cm-1波数范围的官能团区有几个明显的特征蜂，分别为3412 cm-1、2926 cm-1、1732 cm-1、1645 cm-1、1515 cm-1、1422 cm-1和1378 cm-1，其中3412 cm-1峰为O-H 伸缩振动峰，2926 cm-1为甲基、次甲基的C-H 伸缩振动峰，1732 cm-1峰为挥发油中的C=O伸缩振动峰，1645、1515 cm-1为植物蛋白质的酰胺Ⅰ带和Ⅱ带峰，在1300 ～400 cm-1的指纹区有多个明显的特征蜂，分别为1318 cm-1、1251 cm-1、1158 cm-1、1038 cm-1、828 cm-1、811 cm-1、781 cm-1、665 cm-1和607 cm-1，其 中1251 cm-1、1158 cm-1、1038 cm-1峰分别为C-C-O和C-OH 单健的弯曲振动峰。828 cm-1、811 cm-1和781 cm-1为糖类物质糖环的弯曲振动峰。

图1 肇香的红外光谱(4000 ～400 cm -1)

尽管在肇香的红外光谱图上出现了多个吸收峰，但是谱峰的重叠现象比较严重，会给谱图的鉴别与鉴定带来一定的困难，为此，本研究同样通过微分计算又获得了肇香的二阶导数谱如图2和图3所示。

图2 肇香的二阶导数谱(1530 ～1180 cm -1)

图3 肇香的二阶导数谱(1180 ～850 cm -1)

在1180 ～1530 cm-1和850 ～1180 cm-1波数范围内，二阶导数谱不但给出了确切的峰位置，同时还提高了谱图的分辨率。比如在1530 ～1180 cm-1范围内，红外光谱图上可以明显地观察到1515 cm-1、1422 cm-1、1378 cm-1、1318 cm-1和1251 cm-1等6个吸收峰，而在二阶导数谱上却观察到1515 cm-1、1465 cm-1、1422 cm-1、1378 cm-1、1318 cm-1和1233 cm-1等8 个吸收峰。另外在红外谱图上1515 cm-1和1422 cm-1之间的小肩膀峰在二阶导数谱上明显地显示为1465 cm-1的峰。1251 cm-1的吸收峰在二阶导数谱上被列分为明显的三个峰。

同样在1180 ～850 cm-1波数范围内，红外光谱图上可以明显地观察到1165 cm-1和1035 cm-1等5个吸收峰，而在二阶导数谱上却观察到1165 cm-1、1123 cm-1、1106 cm-1、1055 cm-1、1015 cm-1、986 cm-1和895 cm-1等11 个吸收峰。另外在红外谱图上1038 cm-1和828 cm-1之间的小肩膀峰在二阶导数谱上明显地显示为1035 cm-1、1015 cm-1、986 cm-1和895 cm-1等6 个峰。

本研究进一步获得了肇香在860 ～1160 cm-1和1160 ～1510 cm-1范围内的动态红外谱图的二维同步相关谱如图4所示。从图4(a)中可以看到有6个明显的自动峰，分别在885 cm-1，942 cm-1，971 cm-1，996 cm-1，1089 cm-1和1151 cm-1。其中943 cm-1处的自动峰强度最强，971 cm-1和1151 cm-1处的自动峰较强，其它自动峰较小或中等。它们的交叉峰均为正;同样图4(b)中有5 个明显 的 自 动 峰，分 别 在1196 cm-1，1215 cm-1，1457 cm-1，1465 cm-1和1491 cm-1。其中1196 cm-1和1215 cm-1处的自动峰最强，1491 cm-1处的自动峰较小，其它的自动峰较强。1457 cm-1和1465 cm-1处的自动峰同其它自动峰之间的交叉峰为负，其它自动峰之间的交叉峰为正。

图4 肇香的同步相关谱

在860 ～1160 cm-1波数范围内的肇香二维相关红外光谱中，942 cm-1的自动峰最强，说明多糖类化合物的糖环峰热敏性最高。在1160 ～1510 cm-1范围内的动态红外谱图上，1196 cm-1和1215 cm-1的自动峰最强也说明多糖类化合物的C-C-O 和C-OH单健的热敏性最强，两个波段都验证了肇香多糖类物质热稳定性较其它成分差，因此药材的长期保存应考虑多糖的分解。

2.2 四种广藿香的红外光谱对比分析

图5是四种广藿香的红外光谱图。图中表明，南香的1732 cm-1处峰不明显，但是它却有1541 cm-1和1515 cm-1两个强度差不多的小峰，而其他三种藿香均只有1515 cm-1处峰且强度要大些;南香的1645 cm-1峰的强度要比其1037 cm-1处峰强度高，而肇香、牌香、湛香的1645 cm-1处峰强度依次减小，相反1037 cm-1处峰强度却依次增强，很明显，湛香的1037 cm-1峰强度已经高于1645 cm-1峰。

图5 四种广藿香的红外光谱

本研究选择了主要的10 个吸收峰进行对比，不同产地广霍香各个吸收峰的详细对照表如表1所示。

表1 不同产地广霍香的红外吸收峰对比表

在本研究选择的10 个主要吸收峰的对比中可以明显地看到，有些峰的吻合性很好，仅有一个波数的差异性，如肇香的1378 cm-1、1318 cm-1峰和南香的1378 cm-1、1318 cm-1峰;牌香的1379 cm-1、1319 cm-1峰;湛香的1377 cm-1、1321 cm-1峰。有的主强峰却差异性较大，如南香在1734 cm-1波数处为一肩膀峰，没有明显的吸收峰，在1058 cm-1处的吸收峰与其它三种具有明显的差异性，相差了20多个波数。从中不难看出南香的吸收峰与湛香、牌香和肇香具有明显的差异性。一维红外光谱验证了南香的品质较差。由此可以将南香与其他三种广藿香区分开来。但其他三种藿香的差别仍然很小。为此本研究对其中的850 ～1180 cm-1范围内红外谱进行了二阶导数处理得到二阶导数谱图6样，从图6看出南香的二阶导数谱与其余三种藿香的二阶导数谱是有区别的，如南香没有1059 cm-1处峰等，其余三种藿香的导数谱仍然是差别比较小，只是在各个峰的相对强度上有一些细微的差别。

图6所示的不同产地广霍香各个吸收峰的详细对照表如表2所示。南香的吸收峰与湛香、牌香和肇香具有明显的差异性。在本研究选择的9 个主要吸收峰的对比中可以明显地看到，有些峰的吻合性很好，仅有一个波数的差异性，如肇香的1108 cm-1、894 cm-1峰和南香的1107 cm-1、893 cm-1峰、牌香的1109 cm-1、894 cm-1峰，以及湛香的1108 cm-1、894 cm-1峰;有的主强峰却差异性较大，如南香在1125 cm-1波数附近为一小峰，同样在1059 cm-1处的吸收峰与其它三种具有明显的差异性，相差了20多个波数。二阶导数谱进一步验证了南香的品质较差，不能用来做药的说法。由此可以将南香与其他三种广藿香区分开来。但其他三种藿香的差别仍比较小。为此本研究又进行了四种藿香在860 ～1160 cm-1波数范围的二维红外同步相关等高线图的比较。四种藿香的二维红外同步相谱如图7所示。

图6 四种广藿香的二阶导数谱

表2 不同产地广霍香的二阶导数谱峰对比表

很明显，图7所示的广霍香中的湛香、牌香和肇香共有6 个自动峰，分别在886 cm-1、947 cm-1、975 cm-1、1000 cm-1、1092 cm-1和1151 cm-1。南香有7 个自动峰，分别在887 cm-1、942 cm-1、974 cm-1、998 cm-1、1037 cm-1、1088 cm-1和1149 cm-1。与四种不同产地广霍香的一维红外光谱和二阶导数谱的结果相一致，进一步佐证了与其它三个产地相比，南香药材的差异性明显地不同。

图7 四种广藿香的二维红外同步相关谱

湛香、牌香和肇香共有6 个自动峰，在前面一维红外光谱和二阶导数谱分析中，三者的相似度较高，识别较困难。尽管这三者的二维相关红外光谱有一定的相似性，但也能提供各药材间的指纹特征。各药材间二维谱的详细对比如表3所示，首先是肇香在940 cm-1和1149 cm-1处的自动峰与牌香和湛香的947 cm-1和1151 cm-1处的自动峰明显的不同，肇香在940 cm-1处的自动峰最强，而牌香和湛香在947 cm-1处为最强峰，两者相差了7 个波数。对比中看到最难区别的应是牌香和湛香，它们各自的自动峰位置和最强自动峰位置几乎是一样的，从中也进一步说明两者的主体成分和非主题成分同样有很大的相似性。但是，在高分辨的二维相关红外光谱图上可以观察到，湛香1151 cm-1处的自动峰明显强于牌香的自动峰，另外湛香947 cm-1处的交叉峰也明显强于牌香的交叉峰。凭借自动峰和交叉峰的强弱可以用来作为鉴别牌香和湛香的依据。

表3 不同产地广霍香的二维相关谱峰对比表

综上所述，高分辨的、热微扰的二维红外相关谱可以鉴别四种广藿香的产地，同时也可以看到肇香与牌香、湛香的品质相近，但不完全相同，品质最差的是南香，即海南产的广藿香。

4 结论

四种不同产地的广霍香(南香、湛香、牌香、肇香)的一维红外光谱和高分辨的二阶导数谱的结果相一致，确切地佐证了南香药材与其它三个产地药材相比具有明显的差异性。二维红外相关谱表明:肇香在940 cm-1的自动峰最强，而牌香和湛香在947 cm-1为最强峰，两者相差了7 个波数。湛香1151 cm-1的自动峰明显强于牌香的自动峰，另外湛香947 cm-1的交叉峰也明显强于牌香的交叉峰。凭借自动峰和交叉峰的强弱即可以作为鉴别相似度较大的牌香和湛香的依据。

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