辽东楤木叶红外光谱指纹图谱分析

许树军，邹淑君*，孙永慧，肖洪彬

(1.黑龙江中医药大学，黑龙江 哈尔滨 150040；2.黑龙江中医药大学中医药研究院，黑龙江 哈尔滨 150040)

辽东楤木[Araliaelata(Miq.) Seem.]为五加科楤木属植物，广泛分布于中国东北地区。其叶在嫩芽期可作为山野菜食用，叶中提取的皂苷具有良好抗肿瘤作用，且抗肿瘤作用机理明确[1-2]，毒理学研究证明辽东楤木叶醇提物口服安全、无毒副作用[3]。由于叶可再生，资源丰富，有效利用能带来很大的经济效益，因此越来越受到人们重视，有望开发为新药。本研究拟采用红外光谱法对辽东楤木叶进行指纹图谱分析。与其他中药分析方法相比，红外光谱法具有简便、快速、无损、成本低等特点[4-5]，近年来已被广泛地应用于中药的各个领域。将红外光谱分析法应用于辽东楤木叶药材分析，期望建立一种辽东楤木叶药材质量快速评价方法，并为辽东楤木叶采收时间提供指导。

1 实验仪器与材料

1.1 实验仪器

FTIR-8400S型傅里叶变换红外光谱仪(日本岛津公司)；SSP-10A型粉末压片机(日本岛津公司)；WS70-1型红外线快速干燥箱(上海沪粤明科学仪器有限公司)。

1.2 实验材料

20批不同产地、不同采收期的辽东楤木叶干燥药材粉末(过100目筛)，具体见表1。药材经黑龙江中医药大学苏连杰教授鉴定为五加科楤木属植物辽东楤木(Araliaelata(Miq.) Seem.)的干燥叶。溴化钾(光谱纯)，其他试剂均为分析纯。

表1 辽东楤木叶药材信息

2 实验方法

2.1 试样制备

取辽东楤木叶粉末约5.0 g，置500 mL具塞锥形瓶中，加50%乙醇200 mL，密塞，超声提取1 h后，放冷，过滤，置于蒸发皿中浓缩至固体，固体加水100 mL混悬，用等体积水饱和的正丁醇萃取3次，合并正丁醇萃取液，蒸干，得固体试样，备用。

2.2 测试方法

溴化钾压片法测定室温下的红外光谱，取约3.0 mg试样与0.2 g KBr置于玛瑙研钵，在红外干燥箱中研磨、压片、于4 000～400 cm-1光谱范围测试。

2.3 数据分析

用origin9.0作红外图谱，IR Solution Chinese 1.10(日本岛津)红外软件进行共有模式峰标识及二阶导数处理，SPSS19.0进行相似度和聚类分析。

2.4 方法学考察

2.4.1 精密度实验

取2号药材样品，连续测定5次。图谱之间的相关系数分别为：0.990 3、0.991 4、0.993 5、0.990 5、0.989 9,RSD为0.31%，说明仪器的精密度良好。

2.4.2 稳定性实验

取2号样品压片放入干燥器中保存，每隔2 h测试1次，共测定5次。图谱之间的相关系数分别为：0.990 2、0.989 1、0.990 6、0.991 2、0.988 9，RSD为0.58%,表明样品在10 h内的稳定性良好。

2.4.3 重复性实验

取2号样品粉末5份进行测试。图谱之间的相关系数分别为：0.988 7、0.991 1、0.991 6、0.990 8、0.989 2，RSD为0.47%,表明测定方法符合重复性要求。

3 实验结果与分析

3.1 红外光谱指纹图谱测定分析

对1～20号药材样品进行红外光谱测定，结果见图1。

图1 20批次辽东楤木叶提取物红外光谱图

辽东楤木叶药材中所含化学成分主要有皂苷类、黄酮类、糖类化合物，除此以外，还有脂肪类、挥发油类、氨基酸以及蛋白质类。从图1可见， 20个产地辽东楤木叶药材中，4、5、8、9、15号药材的红外光谱在532、1 045、1 076、1 161、1 261、1 392、1 408、1 458、1 604、2 854、2 924、3 367波数(cm-1)附近有明显的吸收峰；其余的药材红外光谱在528、586、636、895、1 037、1 076、1 161、1 207、1 261、1 307、1 377/1 385、1 454、1 512、1 601、1 654(8月份的有，7、9月份的不全)、1 721、2 878、2 928、3 383波数(cm-1)附近都有吸收峰。5、9、15号为5月份药材，4、8号为6月份药材。在相同条件下测得不同批次的辽东楤木叶药材提取物的红外特征吸收峰中，8月份最多，5、6月份少。

3.2 红外光谱二阶导数分析

红外光谱二阶导数能有效提高红外谱图的分辨率，消除谱图的背景和基线的影响，扩大谱图间的差异，因此导数谱是红外光谱分析中的有效工具。图2 是20批样品红外光谱的二阶导数全图。从图中可以看出，5、9、15号图谱峰数量偏少，说明不具备某些官能团成分；且出现的峰强度均偏弱，说明某些成分含量偏低，这几个样品属于5月份的样品。其他样品二阶导数图谱峰数量差别不大，但峰强度有一定的差别，4、8、14号属于6月份样品，在1 800～1 400 cm-1指纹区里峰强度低于同一地区7、8、9月份的峰强度，说明6月份某些成分含量较低。其他样品基本都来源于7、8、9月份，谱峰数量及强度差别不明显。

图2 辽东楤木叶红外光谱二阶导数图谱

3.3 红外光谱指纹图谱共有模式建立

运用平均值法建立红外指纹图谱共有模式，以此作为辽东楤木叶药材的红外光谱指纹图谱。对于红外指纹图谱共有峰的确定方法是：一组吸收峰，若组内吸收峰的波数最大差异显著小于其与相邻组之间的平均波数差，这组峰就应是一组共有峰。20个测试样品中，去掉5、9、15号属于5月份的样品，分析剩余17个样品的红外光谱峰，其共有模式及共有峰见图3。

3 379cm-1附近强宽峰吸收峰，为-O-H或-N-H的伸缩振动峰υ(O-H)、υ(N-H)，2 932 cm-1和2 878 cm-1附近尖吸收峰，为-C-H伸缩振动峰υ(C-H)，其中峰型不同，表明-CH3和-CH2-含量不同，1 720 cm-1附近为羰基-C=O伸缩振动峰υ(C=O)，1 654 cm-1、1 605 cm-1附近为-C=C-伸缩振动峰υ(C=C)，1 377 cm-1附近为-C-O-伸缩振动峰υ(C-O)，1 076及1 377 cm-1附近为苷类、萜类、多糖等碳水化合物C-O弯曲振动峰δ(C-O)。这些均为糖类、氨基酸类分子的特征吸收峰[5]。

图3 辽东楤木叶提取物红外光谱指纹图谱及共有峰

3.4 相似度分析

对20个样品的红外光谱进行了相似度分析，结果见表2。从表2可以看出，不同批次辽东楤木叶药材的红外光谱相似度相差较大，相似度数值在0.209～0.990之间，说明不同批次辽东楤木叶药材红外吸收表现出一定的差异性。特别是4、5、8、9、14、15号样品与其他样品相似度差别大，这些样品分别来自不同地区5、6月份。来自不同地区的7、8、9月份样品相似度差别不大，几乎都在0.70以上。

3.5 聚类分析

采用SPSS19.0软件对红外光谱进行比对，在400～4 000 cm-1选取吸光度值作为吸光度矩阵，用组间联接聚类法对20个辽东楤木叶样品进行聚类分析，分析结果见图4。由图可知，5、9、15号聚为一类，为5月份药材，其他为一类。可见5月份辽东楤木叶与其他月份比较不属于同一类，原因是其官能团峰少，而且含量极低。其他不同地区不同采收期的辽东楤木叶归为一类，说明其共性官能团峰相近。

表2 不同批次辽东楤木叶药材样品红外指纹图谱相似度

图4 辽东楤木叶红外光谱聚类分析图

4 结论

20批不同产地、不同采收期的辽东楤木药材红外光谱及其二阶导数给出的信息是5月份样品谱峰数目少，且谱峰强度低，说明5月份药材某些特征官能团的结构成分还没有形成。6、7、8、9月份的样品，样品成分几乎都含有共同的特征结构，但6月份的峰强度低。说明骨架成分在6月份已经形成，但是含量低。7、8、9月份采收的辽东楤木叶药材成分结构相对稳定、且含量差别小。同一时期不同产地的辽东楤木叶药材的红外图谱无明显差别。指纹图谱分析结果表明我国东北地区辽东楤木叶50%乙醇、正丁醇萃取物在3 383、2 928、2 878、1 721、1 601、1 454、1 377/1 385、1 307、1 261、1 207、1 161、1 076、1 037、895、636、586、528 cm-1附近都有稳定吸收峰。因此确定红外指纹图谱能够在一定程度上评价辽东楤木叶药材的质量。7、8、9月份辽东楤木叶供试品的红外指纹图谱相似度大，且聚为一类，均能达到IR指纹图谱标准。因此，从红外指纹图谱及相关分析可初步确定，东北不同地区采收于7、8、9月份的辽东楤木叶均符合药用标准。